全固態(tài)電池（ASSB）是目前最有前途的儲(chǔ)能系統(tǒng)之一，可實(shí)現(xiàn)電池高安全、高比能的目標(biāo)。理想情況下，這些系統(tǒng)應(yīng)減少對(duì)關(guān)鍵材料的依賴充分利用低成本的電極材料，追求無鈷和無鎳的電解材料，如LiFePO₄（LFP），是一個(gè)有理想的選擇。

但是，LFP在ASSBs中的應(yīng)用尚未報(bào)道，其形態(tài)學(xué)特征以及闡明LFP/固態(tài)電解質(zhì)（SSE）之間的界面挑戰(zhàn)對(duì)于提高LFP基ASSBs電化學(xué)性能至關(guān)重要。

在此，加州大學(xué)圣地亞哥分校孟穎教授和Darren H. S. Tan教授等人報(bào)告了使用氯化物SSE與LFP正極復(fù)合材料的ASSB，其中沒有使用溶劑、凝膠或有機(jī)分散劑。本文強(qiáng)調(diào)了LFP獨(dú)特的形態(tài)和電化學(xué)特性、納米結(jié)構(gòu)特征及其碳涂層，需要使用氯化物SSE實(shí)現(xiàn)ASSB的有效地運(yùn)行。

通過研究LFP與Li₆PS₅Cl（LPSCl）Li₂ZrCl₆（LZC）兩種固態(tài)電解質(zhì)的相容性，利用結(jié)構(gòu)、電化學(xué)和光譜分析相結(jié)合的方法探討可能存在的氧化分解產(chǎn)物。

結(jié)果表明，對(duì)于LPSCl，氧化穩(wěn)定性差，其與高表面積碳包覆LFP不相容，導(dǎo)致電解質(zhì)過度氧化形成單質(zhì)硫和磷硫化物進(jìn)而造成較差的電化學(xué)性能。

圖1. LPSCl和 LZC的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)表征

相反，對(duì)于LZC，高氧化穩(wěn)定性和機(jī)械變形性促進(jìn)了穩(wěn)定的鈍化界面和良好的界面接觸，使得LFP/LZC復(fù)合材料的ASSB在1C條件下的循環(huán)性能延長(zhǎng)到1000次（80%保持率）且不需要升溫條件。

表明界面正極復(fù)合設(shè)計(jì)對(duì)高性能ASSB的重要性，并強(qiáng)調(diào)了在未來的SSE選擇方法中需要考慮正極的形態(tài)學(xué)表面以及電化學(xué)性能。

圖2. LFP復(fù)合半電池的電化學(xué)性能

Overcoming the Interfacial Challenges of LiFePO4 in Inorganic All-Solid-State Batteries，ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.2c02138