
物理化学学报 >> 2025, Vol. 41 >> Issue (1): 100004.doi: 10.3866/PKU.WHXB202309019
所属专题: 电化学前沿
门明阳1,2, 吴敬华1,2, 刘高瞻1,2, 张婧1,2, 张妮妮1,2, 姚霞银1,2,*(
)
收稿日期:2023-09-12
修回日期:2023-10-11
录用日期:2023-10-30
发布日期:2023-12-20
通讯作者:
Email: yaoxy@nimte.ac.cn; Tel.: +86-574-8632-4359 (姚霞银)
基金资助:
Mingyang Men1,2, Jinghua Wu1,2, Gaozhan Liu1,2, Jing Zhang1,2, Nini Zhang1,2, Xiayin Yao1,2,*(
)
Received:2023-09-12
Revised:2023-10-11
Accepted:2023-10-30
Published:2023-12-20
Contact:
Email: yaoxy@nimte.ac.cn; Tel.: +86-574-8632-4359 (Xiayin Yao)
Supported by:摘要:
硫化物固体电解质具有接近甚至超过液态有机电解质的高室温离子电导率和较好的机械延展性,是一种极具应用潜力的固体电解质。其制备方式主要分为固相烧结法、高能球磨法和液相法三类。其中,固相烧结法和高能球磨法耗时长,能耗高,且合成的电解质颗粒尺寸较大。相比之下,液相法以有机溶剂为介质,可以合成颗粒较小的硫化物固体电解质,工艺简单省时,更适用于规模化生产。有鉴于此,本文总结了近年来液相法制备硫化物固体电解质的研究进展,基于原料在溶剂中的溶解状态,分析了悬浮型、溶液型和混合型三种反应类型的反应机理,并进一步探讨了溶剂对电解质纯度、形貌及结晶性的影响。同时,概述了液相法制备的硫化物固体电解质在全固态锂电池中的应用。最后,对硫化物固体电解质液相法合成的优势与局限性进行了全面的分析,以期为该领域的研究提供方向。
门明阳, 吴敬华, 刘高瞻, 张婧, 张妮妮, 姚霞银. 液相法制备硫化物固体电解质及其在全固态锂电池中的应用[J]. 物理化学学报, 2025, 41(1), 100004. doi: 10.3866/PKU.WHXB202309019
Mingyang Men, Jinghua Wu, Gaozhan Liu, Jing Zhang, Nini Zhang, Xiayin Yao. Sulfide Solid Electrolyte Synthesized by Liquid Phase Approach and Application in All-Solid-State Lithium Batteries[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2025, 41(1), 100004. doi: 10.3866/PKU.WHXB202309019
表1
"
| Sulfide solid electrolyte | Ionic conductivity (S∙cm−1) | Temperature (℃) | Solvent | Synthesis type | Reference |
| Li3PS4 | 1.6 × 10−4 | 25 | THF | Suspension type | |
| Li3PS4 | 3.3 × 10−4 | 25 | EA | Suspension type | |
| Li3PS4 | 1.2 × 10−4 | 30 | ACN | Suspension type | |
| Li3PS4 | 6.4 × 10−6 | 20 | DMC | Suspension type | |
| Li3PS4 | 2.3 × 10−6 | 25 | NMF | Suspension type | |
| Li3PS4 | 5.0 × 10−5 | 25 | EDA | Solution type | |
| Li3PS4 | 2.0 × 10−4 | 30 | THF-O-xylene | Solution type | |
| Li7PS6 | 1.1 × 10−4 | 30 | EtOH | Solution type | |
| Li7P3S11 | 1.0 × 10−3 | – | ACN | Suspension type | |
| Li7P3S11 | 1.05 × 10−3 | – | EA | Suspension type | |
| Li7P3S11 | 2.7 × 10−4 | 25 | DME | Solution type | |
| Li4PS4I | 1.0 × 10−3 | 25 | EP | Suspension type | |
| Li4PS4I | 1.2 × 10−4 | 25 | DME | Mixed type | |
| Li3.2P0.8Sn0.2S4 | 1.9 × 10−4 | 30 | EDA-EDT-THF | Suspension type | |
| Li3.25Ge0.25P0.75S4 | 1.82 × 10−4 | 30 | Hydrazine | Dissolution-precipitation type | |
| 80Li2S∙20P2S5 | 2.6 × 10−6 | – | NMF | Dissolution-precipitation type | |
| Li10GeP2S12 | 1.6 × 10−3 | – | DME-THF | Suspension type | |
| Li10GeP2S12 | 1.2 × 10−3 | 30 | EDA-ET | Solution type | |
| Li10GeP2S12 | 1.8 × 10−3 | 25 | EtOH-THF | Mixed type | |
| Li5.5PS4.5Cl1.5 | 2.87 × 10−3 | 25 | EDA | Mixed type | |
| Li6PS5Cl | 1.3 × 10−3 | 30 | EDA-EDT | Solution type | |
| Li6PS5Cl | 2.1 × 10−4 | 30 | EtOH | Solution type | |
| Li6PS5Cl | 1.1 × 10−3 | 30 | EA | Mixed type | |
| Li6PS5Cl | 2.79 × 10−3 | 25 | ACN | Mixed type | |
| Li6PS5Cl | 1.4 × 10−5 | – | EtOH | Dissolution-precipitation type | |
| Li6PS5Br | 3.1 × 10−3 | 25 | THF-EtOH | Solution type | |
| Li6PS5Br | 1.9 × 10−4 | 25 | EtOH | Dissolution-precipitation type |
| 1 |
doi: 10.1038/natrevmats.2016.13 |
| 2 |
doi: 10.1038/s41570-019-0078-2 |
| 3 |
doi: 10.1039/d1ee00551k |
| 4 |
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| 5 |
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彭林峰; 余创; 魏超超; 廖聪; 陈帅; 张隆; 程时杰; 谢佳. 物理化学学报, 2023, 39, 2211034.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202211034 |
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| 6 |
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吴敬华; 姚霞银. 储能科学与技术, 2020, 9, 501.
doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020 |
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| 7 |
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张舒; 王少飞; 凌仕刚; 高健; 吴娇杨; 肖睿娟; 李泓; 陈立泉. 储能科学与技术, 2014, 3, 376.
doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.04.012 |
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| 8 |
doi: 10.1016/j.ensm.2019.08.029 |
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| 10 |
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doi: 10.1007/s41918-018-0011-2 |
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doi: 10.1002/batt.202200502 |
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费慧芳; 刘永鹏; 魏传亮; 张煜婵; 冯金奎; 陈传忠; 于慧君. 物理化学学报, 2020, 36, 1905015.
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doi: 10.1021/jacs.6b05341 |
| 15 |
doi: 10.1007/s42864-021-00102-9 |
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doi: 10.1021/acs.nanolett.7b00221 |
| 17 |
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黄祯; 杨菁; 陈晓添; 陶益成; 刘登; 高超; 龙鹏; 许晓雄. 储能科学与技术, 2015, 4, 1.
doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.01.001 |
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doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.10.037 |
| 19 |
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刘元凯; 余涛; 郭少华; 周豪慎.. 物理化学学报, 2023, 39, 2301027.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202301027 |
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| 20 |
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陈帅; 余创; 罗启悦; 魏超超; 李莉萍; 李广社; 程时杰; 谢佳. 物理化学学报, 2023, 39, 2210032.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202210032 |
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doi: 10.1111/ijag.12084 |
| 22 |
doi: 10.1016/0167-2738(81)90341-6 |
| 23 |
doi: 10.1149/1.1379028 |
| 24 |
doi: 10.1039/c3ee41655k |
| 25 |
doi: 10.1016/j.cej.2022.137041 |
| 26 |
doi: 10.1021/acsami.6b00833 |
| 27 |
doi: 10.1016/j.ssi.2007.05.020 |
| 28 |
doi: 10.1143/jpsjs.79sa.90 |
| 29 |
doi: 10.1016/j.ssi.2010.10.001 |
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doi: 10.1063/1.5011401 |
| 31 |
doi: 10.1021/acsaem.0c02771 |
| 32 |
doi: 10.1016/s0167-2738(02)00492-7 |
| 33 |
doi: 10.1006/jssc.2002.9701 |
| 34 |
doi: 10.1021/ja407393y |
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doi: 10.1016/j.ssi.2012.03.003 |
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doi: 10.1038/nmat3066 |
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doi: 10.1016/j.nanoen.2021.105858 |
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doi: 10.1002/anie.200703900 |
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doi: 10.1039/c9cp00664h |
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doi: 10.1021/acs.inorgchem.1c00294 |
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doi: 10.1021/ja3110895 |
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doi: 10.1016/j.electacta.2018.11.035 |
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doi: 10.1016/j.ssi.2015.11.032 |
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doi: 10.1016/j.cej.2021.132334 |
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doi: 10.1007/s11581-017-2035-8 |
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doi: 10.1016/j.ssi.2015.11.019 |
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doi: 10.1007/s10971-022-05824-x |
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doi: 10.1246/cl.130726 |
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doi: 10.1039/c3ta15090a |
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| 55 |
doi: 10.1002/cssc.201901850 |
| 56 |
doi: 10.1021/acsami.8b19181 |
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doi: 10.1016/j.ssi.2020.115403 |
| 58 |
doi: 10.1021/acs.chemmater.7b00013 |
| 59 |
doi: 10.1002/aenm.202203292 |
| 60 |
doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.09.097 |
| 61 |
doi: 10.1039/d3cc01018j |
| 62 |
doi: 10.1002/adma.202200083 |
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doi: 10.2497/jjspm.69.117 |
| 64 |
doi: 10.1016/j.scriptamat.2021.114129 |
| 65 |
doi: 10.1149/2.0301903jes |
| 66 |
doi: 10.1002/advs.202301707 |
| 67 |
doi: 10.1039/c8ta09477b |
| 68 |
doi: 10.1021/acsaem.8b00280 |
| 69 |
doi: 10.1007/s10971-021-05625-8 |
| 70 |
doi: 10.1021/acsomega.3c00603 |
| 71 |
doi: 10.1021/acs.chemmater.7b04842 |
| 72 |
doi: 10.1016/j.cej.2020.124706 |
| 73 |
doi: 10.1021/acs.chemmater.0c03198 |
| 74 |
doi: 10.1021/acsenergylett.8b01997 |
| 75 |
doi: 10.1039/c8ta08070d |
| 76 |
doi: 10.1002/adma.201505008 |
| 77 |
doi: 10.1002/er.8324 |
| 78 |
doi: 10.1039/c8ta01800f |
| 79 |
doi: 10.1039/c9ta04772g |
| 80 |
doi: 10.1002/aesr.202200019 |
| 81 |
doi: 10.1002/smtd.202100793 |
| 82 |
doi: 10.3390/batteries9070355 |
| 83 |
doi: 10.1016/j.jpowsour.2017.08.065 |
| 84 |
doi: 10.1002/ente.202000023 |
| 85 |
doi: 10.2497/jjspm.63.976 |
| 86 |
doi: 10.1021/acsami.2c06075 |
| 87 |
doi: 10.1039/d0ta08658d |
| 88 |
doi: 10.1039/c7ra09081a |
| 89 |
doi: 10.1016/j.ceramint.2017.09.241 |
| 90 |
doi: 10.2109/jcersj2.121.946 |
| 91 |
doi: 10.1039/d3ta01955a |
| 92 |
doi: 10.1021/acs.chemmater.2c03818 |
| 93 |
doi: 10.1002/aenm.201800014 |
| 94 |
doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.06.011 |
| 95 |
doi: 10.1016/j.electacta.2016.09.155 |
| 96 |
doi: 10.1002/pssb.202000106 |
| 97 |
doi: 10.1016/j.jiec.2023.01.012 |
| 98 |
doi: 10.1038/s41598-021-00662-3 |
| 99 |
doi: 10.1021/acs.nanolett.6b03448 |
| 100 |
doi: 10.1016/j.jpowsour.2020.228158 |
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doi: 10.1021/acsami.1c24468 |
| 102 |
doi: 10.1088/1674-1056/ac7459 |
| 103 |
doi: 10.1039/c7ta06873e |
| 104 |
doi: 10.1021/ja508723m |
| 105 |
doi: 10.1002/er.5775 |
| 106 |
doi: 10.1021/acsaem.2c01157 |
| 107 |
doi: 10.1149/1.3376620 |
| 108 |
doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.10.103 |
| 109 |
doi: 10.2109/jcersj2.122.341 |
| 110 |
doi: 10.1007/s10971-021-05634-7 |
| 111 |
doi: 10.1007/s10971-018-4775-y |
| 112 |
doi: 10.1016/j.ssi.2021.115789 |
| 113 |
doi: 10.1016/j.nanoen.2019.01.004 |
| 114 |
doi: 10.1021/acs.nanolett.7b00330 |
| 115 |
doi: 10.1016/j.jpowsour.2019.04.028 |
| 116 |
doi: 10.1021/acsaem.8b00227 |
| 117 |
doi: 10.1021/acs.nanolett.6b01754 |
| 118 |
doi: 10.1016/j.cej.2022.137712 |
| 119 |
doi: 10.1021/acs.energyfuels.2c00288 |
| 120 |
doi: 10.1021/acsomega.2c00546 |
| 121 |
doi: 10.1021/acs.jpcc.3c00962 |
| 122 |
doi: 10.1038/s41560-018-0108-1 |
| 123 |
doi: 10.1038/s41560-020-0565-1 |
| 124 |
doi: 10.1002/adma.202105505 |
| 125 |
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