2025年1月6日，武漢理工大學(xué)王碩教授、清華大學(xué)南策文院士和荷蘭代爾夫特理工大學(xué)Marnix Wagemaker基于軟硬酸堿理論成功制備一種新型鋰硫銀鍺礦型固態(tài)電解質(zhì)Li6?xAsS5?xBr1+x(0.0≤x≤0.6）。該系列固態(tài)電解質(zhì)Li5.5AsS4.5Br1.5表現(xiàn)出更高的鋰離子擴(kuò)散率，其離子電導(dǎo)率高達(dá)15.4mS/cm，還具有優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性。該成果以“Boosting Ionic Conductivity and Air Stability in Bromide-Rich Thioarsenate Argyrodite Solid Electrolytes”為題發(fā)表在期刊《Advanced Functional Materials》（中科院1區(qū)Top，影響因子：18.5）。
成果發(fā)表在《Advanced Functional Materials》期刊 (a)Li6?xAsS5?xBr1+x系列在?50℃溫度下的阻抗響應(yīng)。(b)室溫下的離子電導(dǎo)率
在眾多固態(tài)電解質(zhì)材料中，鋰硫銀鍺礦型材料具有較高的離子電導(dǎo)率，能夠確保電池在充放電過程中離子的快速傳輸，從而提高電池的充放電效率；良好的機(jī)械性能使其在電池組裝和使用過程中具有更好的穩(wěn)定性；合成方法簡單，有利于大規(guī)模生產(chǎn)制備的特點(diǎn)。盡管如此，鋰硫銀鍺礦型固態(tài)電解質(zhì)仍存在一些亟待解決的問題。其在潮濕環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致電池性能下降。并且與陰極材料的兼容性不佳，會影響電池整體性能的發(fā)揮。
鑒于此，武漢理工大學(xué)王碩教授團(tuán)隊成功合成了不同組成的富溴硫代砷酸鋰銀鍺礦固態(tài)電解質(zhì)Li6?xAsS5?xBr1+x(0.0≤x≤0.6），并通過中子衍射、核磁共振光譜和電化學(xué)阻抗譜等多種手段的綜合分析，確定了S2-被Br-部分取代會削弱鋰離子“籠”內(nèi)的相互作用，有利于鋰離子在整個結(jié)構(gòu)中的快速移動。值得注意的是，與硫代磷酸鋰相比，硫代砷酸鋰具有更大的晶胞、更大的四面體，并發(fā)現(xiàn)了一個額外的T4Li+位點(diǎn)，為決速步跳躍提供了更低的能壘。隨著硫代砷酸銀鍺礦中溴含量的增加，我們觀察到鋰籠向外擴(kuò)張，籠間距離(T?T2和T5?T4?T5）距離減小，增強(qiáng)了籠間的連通性，使得離子電導(dǎo)率從x=0時為2mS/cm提高到x=0.5時為15.4 mS/cm。最后，通過空氣暴露測試表明，富溴硫代砷酸鹽系列具有優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性，為開發(fā)具有更高離子電導(dǎo)率和優(yōu)異空氣穩(wěn)定性的新型硫化物固體電解質(zhì)開辟了新途徑。
左圖：武漢理工大學(xué)使用善準(zhǔn)（善準(zhǔn)品牌：SUNJUNE）雙工位真空封管機(jī)VS-Q2真空密封固態(tài)電解質(zhì)粉末
右圖：善準(zhǔn)科技真空封管機(jī)VS-Q1+分子泵機(jī)組MPU-90i（石英管工作真空優(yōu)于10^-5Pa）介紹
武漢理工大學(xué)王碩教授及其團(tuán)隊與我們溝通很緊密，2021年購買了善準(zhǔn)的真空封管機(jī)（配置：雙工位真空封管機(jī)+氫氧機(jī)+分子泵機(jī)組+直通隔離閥+20mm管接頭），對善準(zhǔn)真空封管機(jī)的操作很熟練，也很認(rèn)可，給我們介紹了很多客戶，是我們特別感謝的科研團(tuán)隊。SUNJUNE善準(zhǔn)系列產(chǎn)品參與做實(shí)驗(yàn)的多篇文章發(fā)表在《Nature》等期刊，善準(zhǔn)產(chǎn)品在芯片制造、柔性顯示材料、智能穿戴設(shè)備、微流控芯片、醫(yī)療器械、二維材料、固態(tài)電解質(zhì)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，深度參與中國智造和中國科研，為善準(zhǔn)用戶的發(fā)展壯大貢獻(xiàn)自己的綿薄之力。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202420971
善準(zhǔn)真空封管機(jī)VS-Q系列鏈接：http://www.jswvnrd.cn/page49.html
值班號:158 0000 2727