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南開杜亞平/港理工黃勃龍Small Methods：納米級Li3HoBr6固態(tài)電解質(zhì)的克級合成

稀土（RE）基鹵化物固態(tài)電解質(zhì)（HEs）最近被認為是全固態(tài)電池（ASSBs）領(lǐng)域的研究熱點。RE基HEs具有高離子電導率、可靠的變形能力和良好的穩(wěn)定性，可為ASSBs帶來優(yōu)異的電化學性能。然而，RE-HEs的傳統(tǒng)合成方法是機械化學法和共熔法，這兩種方法都需要昂貴的原材料和精密的設(shè)備。因此，需要開展大量的研究工作來推動這些SSEs的制備方法。

南開大學杜亞平、香港理工大學黃勃龍等人提出了一種真空蒸發(fā)輔助（VEA）大規(guī)模合成HEs的方法。

該方法可以使用廉價的原料（RE氧化物、碳酸鋰、鹵化氫）和簡單的真空加熱工藝制備高質(zhì)量的RE基HE Li₃HoBr₆（LHB）。所制備的LHB的離子電導率高達1.25 ± 0.08 × 10^-3?S cm^-1，并且基于LHB的 Li-Se ASSB可以通過冷壓組裝。

圖1 LHB的結(jié)構(gòu)和形態(tài)表征

理論計算表明，由于低能量成本和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的高耐受性，LHB中高度優(yōu)選鋰遷移。四面體和八面體路徑分別負責短距離和長距離的鋰遷移。

結(jié)果，由LHB組裝而成的固態(tài)Li-Se電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，庫侖效率接近100%，可穩(wěn)定循環(huán)150次，并具有良好的倍率性能，這表明LHB在ASSBs領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。

圖2 Li-In/LHB/Se電池的性能

Gram-Scale Synthesis of Nanosized Li3HoBr6 Solid Electrolyte for All-Solid-State Li-Se Battery. Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202101002

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