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Small Methods：成本降低92%！硫化物固體電解質(zhì)合成新策略

與商用鋰離子電池不同，固體電解質(zhì) (SE) 的高成本和低離子電導(dǎo)率仍然是商用全固態(tài)電池 (ASSB) 的一大障礙。與傳統(tǒng)的干法和高能球磨工藝不同，批量SEs的生產(chǎn)性溶液合成是高能量密度ASSBs成功應(yīng)用的最關(guān)鍵問題。

在此，韓國釜慶大學(xué)Kang-Jun Baeg與韓國電子技術(shù)研究院 (KERI) Jun-Woo Park等人開發(fā)了一種新途徑，通過溶液相合成法制備離子電導(dǎo)率高達(dá)1.8 mS cm^-1的塊狀硫銀鍺礦Li₆PS₅Cl (LPSCl) SEs，而無需任何高能球磨工藝和緩解高壓或高溫條件。通過在制備過程中加入元素硫添加劑，Li₂S和S形成多硫化物，誘導(dǎo)P₂S₅容易反應(yīng)，從而為LPSCl提供優(yōu)異離子電導(dǎo)率。

圖1. ASSB的電化學(xué)特性

此外，制造的NCM622/WS-LPSCl/Li-In半電池實現(xiàn)了185.6 mA h g^-1的高放電容量，接近于NCM622電極的理論值。更重要的是，前驅(qū)體的純度不會嚴(yán)格影響硫化物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率和晶體結(jié)構(gòu)以及ASSB電池的最終電化學(xué)特性。

該研究為節(jié)省硫化物SE的生產(chǎn)成本提供了一種很有前景的策略，甚至可能高達(dá)92%，有望實現(xiàn)單位能量密度≈0.46 美元的有競爭力的成本。

圖2. 不同SE的價格對比分析

A Novel Strategy to Overcome the Hurdle for Commercial All-Solid-State Batteries via Low-Cost Synthesis of Sulfide Solid Electrolytes, Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100793

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