近日，鄭州大學化工學院在全固態鋰金屬電池領域取得新進展，相關成果以題為“One Stone, Three Birds: An Air and Interface Stable Argyrodite Solid Electrolyte with Multifunctional Nanoshells”的學術論文發表在國際權威期刊Advanced Science上，鄭州大學化工學院為第一單位，2021級博士生桑君武為第一作者，唐賓副研究員和周震教授為共同通訊作者。

基于鋰硫銀鍺礦的Li6PS5Cl（LPSC）固態電解質已被確認為開發高能量密度和高安全性的全固態鋰金屬電池的有前途的材料。然而，界面反應、不均勻的鋰沉積和空氣不穩定性等問題給實際應用帶來了重大挑戰。為解決這些問題，周震教授及其團隊提出了一種簡單有效的方法來設計和制備具有獨特結構特征的鋰硫銀鍺礦基固態電解質Li6PS4Cl0.75-OF0.25（LPSC-OF0.25），該電解質具備LiF@Li2O納米殼層和富含F和O的內部結構單元。LPSC-OF0.25電解質具有“一石三鳥”的效果，即可在表現出高離子導電性的同時，改善潮濕空氣的耐受性，又可改善負極和正極與固體電解質之間的界面兼容性。電解質性能的提高主要歸因于獨特的形態、結構和自生成且自修復的界面耦合機制。此外，當與未修飾的LiCoO2正極耦合時，LPSC-OF0.25電解質能夠在超高截止電壓（～4.65 V vs Li/Li+）、厚正極（25 mg cm–2）和高電流密度（2 mA cm–2下800次循環）下穩定運行。這種設計合理的固體電解質為未來的長續航電動汽車和飛機提供了具有高能量和功率密度的有前景的固體電池。