砷/硒共掺杂Li-argyrodite固态电解质：提升全固态电池空气稳定性和电化学性能的创新策略

本文设计了一种新型As/Se共掺杂硫化物电解质Li6.2P0.9As0.1S4.85Se0.15Cl，通过硬软酸碱理论（HSAB）调控电子结构，显著提升空气稳定性（60%湿度下电导保持率58.3%）和离子电导率（5.57 mS cm?1），为全固态电池（ASSLBs）商业化提供突破性解决方案。

　　

Highlight

基于硬软酸碱理论（HSAB），本研究创新性地采用As/Se共掺杂策略开发出Li_6.2P_0.9As_0.1S_4.85Se_0.15Cl电解质。通过第一性分子动力学模拟（AIMD）证实，软酸As³⁺的引入可优先与软碱S^2?结合，而强化学键P-Se的形成能有效抑制电解质与H₂O的反应，破解了硫化物电解质（SSEs）遇水分解产生H₂S的行业难题。

Introduction

全固态锂电池（ASSLBs）因高安全性和能量密度成为研究热点，其中硫化物固态电解质（SSEs）凭借媲美液态电解质的离子电导率（>10^?3 S cm^?1）备受关注。然而，其与锂金属的界面副反应会引发锂枝晶（Li-dendrite），且对湿度极度敏感——暴露空气时会迅速生成剧毒H₂S。本研究以Li₆PS₅Cl为基底，通过As₂Se₃掺杂同步实现：①As³⁺扩大锂离子迁移通道；②Se^2?形成稳定P-Se键提升结构完整性，最终获得兼具高离子电导（5.57 mS cm^?1）和空气稳定性（湿度暴露后电导保持率58.3%）的先进电解质。

Conclusion

优化的Li_6.2P_0.9As_0.1S_4.85Se_0.15Cl展现出三大突破：1）临界电流密度达1.4 mA cm^?2；2）与NCM90正极组装的电池在11 mg cm^?2高载量下实现161.8 mAh g^?1的首圈放电容量；3）对称电池可稳定循环1000小时。该工作为开发兼具实用性和高性能的固态电解质提供了新范式。