近日，我室研究生周添跃和高成伟副研究员在期刊Electrochimica Acta上发表了题为“Low density (100-x)Li3BS3-xLiI solid-state electrolyte with ultra-long cycling stability for solid-state battery”的论文（Electrochimica Acta, 2025, 513, 145585.）。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.electacta.2024.145585。

       全固态电池采用不可燃的固态电解质替代传统有机液态电解质，被视为突破现有锂离子电池性能瓶颈的关键路径。其中，硫硼酸盐固态电解质因具有理论离子电导率高、电化学稳定窗口宽、原料丰富、密度低等优势而备受关注。然而，其苛刻的合成条件及尚未完全解决的界面稳定性问题，严重制约了其实际应用与系统研究。

       基于课题组的已完成的工作和现有的报道，本研究采用熔融淬火法，以Li2S、B、S和LiI为原料，成功合成了一系列不同LiI掺杂比例（x = 0, 40, 50, 60, 70, 80）的(100-x)Li3BS3-xLiI固态电解质，并系统研究了碘掺杂对其电化学性能的影响。实现了创纪录的LiI高溶解度与低密度，其中LiI在Li3BS3玻璃基体中的溶解度高达60 mol%，超过了许多已知固态电解质体系。所得40Li3BS3-60LiI电解质在室温下的表观密度仅为1.334 g cm-3，是已知硫系电解质中密度最低的材料之一，有助于减轻电池“死重”，提升整体能量密度。且该组分表现出0.42 mS cm-1的离子电导率及2.0-2.5V的电化学稳定窗口。为验证其实用性，研究团队进一步组装了以TiS2为正极、60LiI SSEs为电解质的全固态电池。该电池在0.02 A g-1的电流密度下运行，展现出可行的充放电性能，证明了该电解质体系在实际电池中的应用潜力。

       尽管在临界电流密度和全电池长循环性能方面仍有优化空间，但本研究系统地阐明了LiI掺杂对提升硫硼酸盐电解质综合性能的积极作用，为设计开发低成本、低密度、高界面稳定性的固态电解质提供了新的思路和重要的实验依据。

图1. (100-x)Li3BS3-xLiI与其他典型固态电解质密度对比及密度随制备压力的变化趋势

图2. 基于低密度40Li3BS3-60LiI电解质的全电池结构及循环寿命