锂硫银锗矿固态电解质研究进展

全固态电池因其较高的安全性和能量密度而成为下一代电动汽车和智能电网用储能器件的重点研究方向之一。开发具有高室温锂离子电导率、化学/电化学稳定性优异、对电极材料兼容性优异等特点的固态电解质材料是推动全固态电池发展的重要研究课题之一。硫化物电解质因其相对较高的室温电导率(~10 ⁻³ S∙cm ⁻¹ )、较低的电解质/电极固-固界面阻抗等优点而在众多无机固体电解质材料中成为研究热点。本文基于作者多年研究成果和当前国内外发表的相关工作，从电解质的结构、离子传导、合成、综合性能改善及在全固态电池中的应用等方面系统总结了锂硫银锗矿固态电解质材料研究，并分析了该类电解质面临的问题和挑战，最后探讨了其未来可能的研究方向和发展趋势。
全固态电池由于其优异的安全性和高能量密度，已成为电动汽车和智能电网的下一代储能设备。研究在室温下具有高离子电导率、良好的化学/电化学稳定性和优异的电极兼容性的固体电解质对于促进全固态电池的发展具有重要意义。硫化物电解质由于其相对较高的锂离子电导率（约10-3Sžcm-1）和固体电解质与电极颗粒之间的低固体-固体界面电阻，已成为不同无机固体电解质中的热门话题。在这些硫化物电解质中，由于其在室温下的高锂离子电导率和相对较低的成本，亚硒酸锂固体电解质备受关注。然而，在其实际应用之前，仍有许多问题需要解决，例如批量制备困难、空气稳定性差、化学/电化学稳定性窗口窄以及对高压活性材料的界面稳定性差。为了解决这些问题，许多研究小组进行了广泛的研究，并取得了重大进展。本文根据自己的研究和他人发表的著作，综述了银矿酸锂电解质与各种阴阳极材料结合在全固态电池中的结构信息、离子导电行为、合成路线、改善化学/电化学稳定性财产的改性方法以及应用等方面的研究现状。两种合成路线，固态反应路线和液体溶液路线，用于制备亚银锂电解质。通常，通过前一种方法获得的电解质比通过后一种方法得到的电解质具有更高的电导率。多种表征方法，包括交流（AC）阻抗、分子动力学（MD）模拟、自旋晶格弛豫，以及基于我们自己的研究和其他人发表的著作，在全固态电池中结合各种阴极和阳极材料的亚银锂电解质的应用。两种合成路线，固态反应路线和液体溶液路线，用于制备亚银锂电解质。通常，通过前一种方法获得的电解质比通过后一种方法得到的电解质具有更高的电导率。多种表征方法，包括交流（AC）阻抗、分子动力学（MD）模拟、自旋晶格弛豫，以及基于我们自己的研究和其他人发表的著作，在全固态电池中结合各种阴极和阳极材料的亚银锂电解质的应用。两种合成路线，固态反应路线和液体溶液路线，用于制备亚银锂电解质。通常，通过前一种方法获得的电解质比通过后一种方法得到的电解质具有更高的电导率。多种表征方法，包括交流（AC）阻抗、分子动力学（MD）模拟、前一种方法获得的电解质中的自旋晶格弛豫比后一种方法提供更高的电导率。多种表征方法，包括交流（AC）阻抗、分子动力学（MD）模拟、前一种方法获得的电解质中的自旋晶格弛豫比后一种方法提供更高的电导率。多种表征方法，包括交流（AC）阻抗、分子动力学（MD）模拟、7Li核磁共振（NMR）中的自旋晶格弛豫和1D/2D Li交换NMR，已被应用于探测穿过两个电解质颗粒之间的界面部分、穿过阴极的信号颗粒体中的Li离子扩散，并穿过电解质颗粒。通过卤素取代和元素掺杂来增加Li空位的数量已被广泛应用于提高银铅矿电解质的Li离子电导率。基于硬-软酸碱理论和表面涂覆策略，使用元素掺杂（如O、Sb和Sn）已经实现了这些亚银电解质的空气稳定性的改善。活性材料和固体电解质之间的界面接触和稳定性对电池性能起着关键作用。由于阴极材料的化学/电化学稳定性差，同质表面涂层和卤化锂电解质添加剂已被引入到配置中，以隔离硫化物和正极混合物中活性材料之间的直接接触。锂金属兼容性差阻碍了在高能量密度的固态锂金属电池中使用亚银锂电解质。硅中的元素掺杂