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        鹵化物電解質因其高離子電導率和與高壓電極良好的相容性而成為無機固態電解質中的后起之秀。 然而，與液體介導的路線相比，它們的傳統合成方法（包括球磨退火）通常是能量密集型且耗時的。 更重要的是，考慮到微量水對電池性能的不利影響，水溶液中的唯一方法并不完美。 在這里，我們提出了一種新的乙醇介導的超離子Li₃InCl₆電解質合成路線，通過能量友好的溶解和后處理。乙醇介導的前體中的有機物在后處理過程中以輕氣體的形式消失。在200 ℃下加熱3 h后，可以成功制備出具有最佳熱穩定性和離子電導率（0.79 mS cm^-1, 2 0℃）的Li₃InCl₆。此外，還發現Li₃InCl₆的離子電導率與(131)面/(001)面的峰強度比正相關，因為晶面和擇優取向可以直接影響鋰離子在晶體導體中遷移的多面體。組裝后的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂/Li₃InCl₆/Li₁₀GeP₂S₁₂/Li-In電池在0.05 C時具有174.8 mAh g^-1的高初始充電容量和122.9 mAh g^-1的良好倍率性能。特別是保持率 200次循環后充電容量可達94.8%。 乙醇介導合成的 Li₃InCl₆ 是一種新型電解質，可與高壓正極耦合，應用于全固態鋰金屬電池。
 
 
圖 1. (a) 本工作中乙醇介導的鹵化物電解質合成路線示意圖。  (b) 透明溶液和獲得的前體的光學圖像，前體粉末的 SEM 微觀形貌。  (c) 乙醇介導的前體的 XRD 圖譜。  (d) 乙醇介導前體的 FTIR 光譜。
 

圖 2. TGA-MS 結果：(a) 在 Ar 下在 40 至 360 °C 下測試的乙醇介導前體的 TGA。  (b) 對應的MS結果在40~360°C范圍內，TGA加熱過程中可能釋放出不同m/z值的氣體。  (c) 通過加熱乙醇介導的前體合成 Li₃InCl₆ 電解質的機理示意圖。
 
 
圖 3. (a) Li₃InCl₆-3 的微觀形貌。(b) 通過乙醇介導的途徑合成的鹵化物電解質的 XRD 圖譜。(c) 數據庫中 Li₃InCl₆ 的典型晶體結構（ICSD No. 04-009-9027）。（d）根據（b）中的 XRD 圖案，（131）面與（001）面的相對峰強度。(e) 通過乙醇介導的途徑制備的鹵化物電解質的晶格參數變化趨勢。
 
 
圖 4. (a) 計算的對分布函數 G(r)、(b) Li 1s、(c) Cl 2p 和 (d) 制備的 Li₃InCl6 的 In 3d X 射線光電子光譜。(e) Li₃InCl₆-1、(f) Li₃InCl₆-3 和 (g) Li₃InCl₆-6 的 TGA 曲線。
 
 
圖 5. (a) Li₃InCl₆-3 和入口的循環伏安圖 (CV) 是用于 CV 測試的不對稱電池組裝示意圖。  (b) 鹵化物電解質在 20 ℃ 時的典型奈奎斯特圖，入口是它們相應的離子電導率。（c）根據實驗測量的離子電導率與溫度（35-95°C）計算的擴散率。 該線是適合數據的 Arrhenius。  (d) 用于 EIS 測試的對稱電池組裝示意圖和該電池的相應等效電路。  (e) XRD 圖案和 (f) 在環境空氣 (RH = 30%) 暴露后重新加熱的 Li3InCl6-3 的典型奈奎斯特圖。
 

圖 6. (a) 這項工作中 ASSLMB 的示意圖。(b) 循環前原始 LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ 基復合正極粉末的 EDS 映射。ASSLMB 與 Li₃InCl₆-3在室溫下的電化學性能：(c) 0.1 C 下的循環性能（前兩個圓圈在 0.05 C 下激活電池）。(d) 200 個循環中前三個循環的恒電流充放電電壓曲線。(e) ASSLMB 中復合陰極顆粒在 200 次循環后的表面微觀形貌。(f) 在 0.05 C、0.1 C、0.3 C、0.5 C、0.8 C 和 1 C 時的倍率性能。
  
       相關研究成果由浙江大學Xiuli Wang等人2022年發表在ACS Applied Materials & Interfaces (https://doi.org/10.1021/acsami.2c06216)上。原文：A Novel Ethanol-Mediated Synthesis of Superionic Halide Electrolytes for High-Voltage All-Solid-State Lithium–Metal Batteries。

轉自《石墨烯研究》公眾號