近期，全固態(tài)電池領(lǐng)域迎來了一項重大突破。隨著電動交通等領(lǐng)域?qū)﹄姵啬芰棵芏群蛪勖蟮牟粩嗵岣?，全固態(tài)電池因其卓越的安全性和高比能量而備受矚目。北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院龐全全教授的研究團隊，在這一領(lǐng)域取得了顯著成果。

龐全全團隊成功研發(fā)出一種新型玻璃相硫化物固態(tài)電解質(zhì)材料，該材料具備出色的離子電導(dǎo)率?；谶@一創(chuàng)新材料，團隊進一步開發(fā)出全固態(tài)鋰硫電池，該電池在快充性能和循環(huán)壽命上均展現(xiàn)出卓越表現(xiàn)。

這一研究成果已在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表，題為“All-solid-state Li?S batteries with fast solid?solid sulfur reaction”。該論文詳細(xì)闡述了新型電解質(zhì)材料的設(shè)計與合成，以及其在全固態(tài)鋰硫電池中的應(yīng)用。

據(jù)龐全全教授介紹，傳統(tǒng)全固態(tài)鋰硫電池面臨性能和壽命的雙重挑戰(zhàn)。團隊通過引入含有氧化還原活性的碘元素，激活了電池中難以進行的兩相界面反應(yīng)，實現(xiàn)了快速固固硫反應(yīng)。這一創(chuàng)新機制不僅解決了電解質(zhì)充電副反應(yīng)的問題，還將其轉(zhuǎn)化為有益于氧化還原的介導(dǎo)反應(yīng)。

實驗結(jié)果顯示，新型全固態(tài)鋰硫電池在快充性能上取得了顯著突破。在2C倍率下，電池能夠釋放出高達1497 mAh g?1的比容量；即使在20C超高倍率充電時，其容量仍可達到784 mAh g?1。在常溫下以5C倍率循環(huán)25000次后，電池仍能保持80.2%的初始容量，展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

龐全全團隊的研究不僅為全固態(tài)鋰硫電池的技術(shù)發(fā)展提供了重要的理論指導(dǎo)意義，還為拓展全固態(tài)電池的性能邊界帶來了新契機。這一成果有望在下一代汽車動力電池、低空飛行動力、高端電子電池等多個領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

為了深入探究碘的氧化還原現(xiàn)象，研究團隊還利用飛行時間二次離子質(zhì)譜對電池進行了詳細(xì)分析。結(jié)果證明，在電池充電過程中，正極內(nèi)部的I?和I??物種顯著增加；而在放電后，這些物種的數(shù)量則相應(yīng)減少，表明存在可逆的碘氧化還原行為。

龐全全教授表示，這一創(chuàng)新機制的實現(xiàn)得益于團隊對電解質(zhì)材料的化學(xué)及結(jié)構(gòu)設(shè)計的深入研究。通過引入碘元素并優(yōu)化電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，團隊成功激活了傳統(tǒng)電池中難以進行的反應(yīng)，從而實現(xiàn)了全固態(tài)鋰硫電池在快充性能和循環(huán)壽命上的雙重突破。