氟化物屏蔽层LiCl-4Li2TiF6实现>5V高容量全固态锂电池突破

《Nature Energy》：Five-volt-class high-capacity all-solid-state lithium batteries

研究人员开发出新型氟化物固态电解质LiCl–4Li2TiF6（30°C下电导率1.7×10?5?S?cm?1），解决了>5?V高压电池的电解质分解难题。该材料使全固态电池实现35.3?mAh?cm?2超高面容量，LiNi0.5Mn1.5O4阴极在500次循环后仍保持75.2%容量，为高压正极材料应用提供新范式。

　　

五伏级高容量全固态锂电池的开发长期以来受限于电解质在高电压下的不稳定性。研究人员通过构建氟化物屏蔽层LiCl–4Li₂TiF₆（一种兼具氧化稳定性和锂离子(Li⁺)导电性的材料），成功实现了高压高容量全固态电池。该电解质在30°C下表现出1.7×10^?5?S?cm^?1的高离子电导率，并显著提升电池性能：使用LiNi_0.5Mn_1.5O₄高压尖晶石阴极时，在2C倍率下可实现106?mAh?g^?1的容量，500次循环后容量保持率达75.2%，远优于传统LiNbO₃涂层（因其易分解且无法抑制界面退化）。该氟化物层的有效性在多种体系中得到验证，包括LiCoMnO₄、LiFe_0.5Mn_1.5O₄以及 pouch-type（软包）型LiNi_0.5Mn_1.5O₄||Li（或Ag–C）全固态电池。研究还展示其在2.3?V低压条件下的适用性，容量达258?mAh?g^?1，并支持1.8毫米超厚电极。这一突破性屏蔽层技术为重新启用此前受限于电压敏感性的高电压正极材料开辟了新道路。