北京大学材料科学与工程学院庞全全团队首次开发了一种新型玻璃相硫化物固态电解质材料，并采用该材料研制出具有优异快充性能和超长循环寿命的全固态锂硫电池。该研究为发展高比能、高安全、低成本的下一代动力电池提供了一套新的技术方案。相关研究成果以《具有快速固固硫转化反应的全固态锂硫电池》为题16日凌晨在国际学术期刊《自然》上发表。
随着经济社会的快速发展，全球对高比能、长寿命电池的需求愈发强烈，而全固态电池具有较高的安全性与比能量，是未来车用动力电池领域的重要突破方向。其中，全固态锂硫电池由于其高比能量、较少的电解质副反应，及电池充电时不会发生释氧现象，因此具有更高安全性，满足未来动力电池市场的要求。然而目前，全固态锂硫电池的倍率性能和循环寿命较差，如何让这类电池实现快速且稳定的全固态硫转化反应，是全球科学家共同面临的难题。
“快充性能和循环寿命是衡量全固态电池的重要标准。这项研究的突破在于，所开发的新型电解质被赋予了除了导离子本身之外的新功能，通过电解质的化学及结构设计，我们团队引入了含有氧化还原活性的碘元素，从而激活了传统电池中难以进行的两相界面反应，从底层实现快速固固硫反应。”庞全全告诉记者：“这将原本大家一直头疼的电解质充电副反应，通过材料和化学机制设计，转化成了一种反而有益于氧化还原的介导反应。这就好比未来的智能化自动驾驶汽车，在实现代步基本功能前提下，既省去了长途驾驶的舟车劳顿，还能在车内休息以逸待劳。”
“这也使得电池在快充性能上实现突破，相对于现有锂离子电池小时级别充电能力与千次循环寿命，全固态锂硫电池有望实现分钟级快充及万次循环寿命。”庞全全表示，该研究所发现的新材料与新机制，对于拓展全固态电池的性能边界具有重要意义，也为全固态锂硫电池技术带来新发展契机。该成果将在下一代汽车动力电池、低空飞行动力、高端电子电池等多个领域产生深远影响。
