在對固態(tài)電池的性質(zhì)和機理進行研究的同時，許多研究都在追求穩(wěn)定其性能和降低成本的方法。簡單的制備和豐富的成分是固態(tài)電解質(zhì)適合規(guī)模化生產(chǎn)的先決條件。

南京工業(yè)大學吳宇平、四川大學Qianyu Zhang等首次將一種商業(yè)化的負極活性材料–尖晶石Li₄Ti₅O₁₂引入到聚偏氟乙烯中，作為復合固態(tài)電解質(zhì)。

圖1. 材料制備及表征

原始的Li₄Ti₅O₁₂作為商業(yè)負極活性材料得到了廣泛的應用，即使沒有碳涂層也能進行快速充放電，并且在環(huán)境氣氛下?lián)碛械统杀竞土己玫幕瘜W穩(wěn)定性。與固態(tài)電解質(zhì)材料如LLZO（價格可能超過2000美元/公斤）相比，Li₄Ti₅O₁₂要便宜得多，約50美元/公斤。

并且，在負電位下，Li₄Ti₅O₁₂的電化學活性會誘發(fā)混合導電界面相，這在很大程度上改善了負極界面的電化學行為。結果，含有80wt%的Li₄Ti₅O₁₂（LTO-8）的膜固態(tài)電解質(zhì)在35℃時顯示出2.87×10^-4 S cm^-1的出色的離子電導率，并抑制了電子導電網(wǎng)絡。

圖2. LTO-X的電化學性質(zhì)

因此，采用LTO-8的Li||LiFePO₄電池表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，在0.5C下經(jīng)過250次循環(huán)后具有150 mAh g^-1的穩(wěn)定放電容量，在0.5C下經(jīng)過400次循環(huán)后的平均比容量為119 mAh g^-1。這項研究為Li₄Ti₅O₁₂用于固態(tài)電解質(zhì)提供了很好的應用前景，其綜合性能優(yōu)于已報道的固態(tài)電解質(zhì)，必將為固態(tài)電池鋪設另一條商業(yè)道路。

圖3. Li||LiFePO₄電池性能

A Solid Electrolyte Based on Electrochemical Active Li4Ti5O12 with PVDF for Solid State Lithium Metal Battery. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201991