近日，鄭州大學化工學院王景濤教授課題組在新型固態(tài)電解質(zhì)構(gòu)筑及應用領(lǐng)域取得新進展，相關(guān)成果以題為“Preparing two-dimensional ordered Li_0.33La_0.557TiO₃crystal in interlayer channel of thin laminar inorganic solid-state electrolyte towards ultrafast Li⁺transfer”的論文發(fā)表在國際權(quán)威期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。碩士研究生呂睿鑫為論文第一作者，武文佳博士和王景濤教授為共同通訊作者，鄭州大學為唯一通訊單位。

全固態(tài)鋰電池是鋰電池發(fā)展的重要方向，而研發(fā)高性能固態(tài)電解質(zhì)是應用推廣的關(guān)鍵和難點。目前廣泛研究的無機快離子導體（如LLTO），具有高體相離子傳導率、寬電化學穩(wěn)定窗口等優(yōu)勢。然而，傳統(tǒng)方法制備的無機固態(tài)電解質(zhì)由于晶體的無序生長和排布，晶體間通常存在大的結(jié)構(gòu)缺陷，嚴重制約其離子傳導優(yōu)勢的發(fā)揮（不足體相傳導率的10%）。此外，傳統(tǒng)固態(tài)電解質(zhì)需較大厚度(>200微米)以滿足機械強度需要，這制約了全固態(tài)鋰電池的能量密度。

作者設計具有規(guī)整層間通道的二維層狀薄膜，通過限域效應控制LLTO晶體在層間的生長方向和排布，制備出15微米厚且無缺陷的層狀無機固態(tài)電解質(zhì)。較開放空間生長的LLTO晶體，層間通道的限域效應使得LLTO晶體展現(xiàn)出了二維、大尺寸、有序排布、無晶界缺陷的特征。通過控制晶體取向使得LLTO晶體實現(xiàn)超低阻力傳遞，賦予電解質(zhì)超高離子傳導特性。同時，LLTO晶體與層狀膜框架間的共價作用使得該薄型電解質(zhì)具有優(yōu)良的機械性能。最終，該無機固態(tài)電解質(zhì)在全固態(tài)鋰電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。該工作為開發(fā)新一代薄型無機固態(tài)電解質(zhì)及實現(xiàn)其在全固態(tài)鋰電池中的應用提供了新思路，也為無機快離子導體結(jié)構(gòu)與性能高效調(diào)控提供了新途徑。

該工作得到了國家自然科學基金、中國博士后科學基金和鄭州大學杰出青年團隊等項目的資助。

全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202114220