近日，我院夏威课题组在国际知名期刊《ACS Nano》发表题为“Regulating Chemical Bonds in Halide Frameworks for Lithium Superionic Conductors”的学术论文。该文章提出“化学键调控”的方法，实现了卤化物固态电解质的超离子传导，更好的可压缩性以及显著降低的全固态电池运行堆叠压力，研究表明在低堆叠压力(<10 MPa)下仍能保持优异的电化学性能。在0.5 C的充放电倍率下，电池经过600次循环后仍能保持70%的容量。这一突破为全固态电池的工业化应用奠定了坚实基础。

论文中利用化学键调控传统取代掺杂，主要通过优化载流子浓度或调整晶格结构来提升离子传导性能，探索了掺杂对化学键的调控作用。研究发现，引入高电荷密度阳离子(如Al³⁺和Fe³⁺)可以增加金属-卤化物(M-X)键的共价性，从而在局部形成不对称力场。这种调控显著提高了位点能量，降低了离子迁移势垒，最终大幅提升了离子传导性能。在追求高性能的同时，研究团队还注重材料的成本控制。通过选择廉价且丰富的金属元素(如Al和Zr)，这些卤化物固态电解质的成本已降至10.3美元/千克。这种低成本高性能的组合，使得这些材料成为全固态电池商业化应用的理想候选者。

宁波东方理工大学(暂名)与上海交通大学2022级联培博士研究生金海伦，是论文第一作者，本院夏威助理教授为论文通讯作者。

【论文链接】

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c16514