近日，我院张隆教授团队在无机固态电解质材料领域取得重要进展。创新性提出具有普适性的固态卤化物材料的氟-氯阴离子交换策略，开发出具有核壳结构的锂金属氟化物/LiCl复合前驱体，并以此构筑高氟含量的卤化物、硫化物等固态电解质体系。该研究成果以“Anion-exchange fluorinated ion conductors for stable high-voltage lithium battery”为题，发表于国际顶级学术期刊《Nature Communications》。
全固态锂电池具有高安全性和高能量密度等优势，但固态电解质在高电压下易发生氧化分解和界面劣化，制约电池的长期稳定运行。氟化能够提升电解质的氧化稳定性，但通常会降低锂离子传输能力，如何兼顾高电压稳定性与离子电导率仍是该领域的重要难题。
图1：通过LiF与MCla原料之间的阴离子交换形成Li氟化物/LiCl复合材料。
我院张隆教授团队长期致力于硫化物和卤化物固态电解质材料设计及全固态电池界面构筑。研究团队通过机械化学法激活固态氟-氯阴离子交换，开发出一系列具有核壳结构的锂金属氟化物/LiCl复合前驱体，并以此构筑高度氟化的非晶态固态电解质，形成LiCl纳米晶分散于非晶基体中的“纳米晶-玻璃导电体”结构，在提高全固态电池氧化稳定性和界面稳定性的同时保持了良好的离子传输性能。该策略无论在卤化物或硫化物固态电解质体系中均适用。代表性电解质与富锂锰基氧化物正极的全固态电池在5 V高电压、3 C倍率下循环2000次后，容量保持率仍达77.5%。电解质在正极表面形成的稳定、自限生长的富LiF界面层，抑制了高电压下的界面持续副反应。
福建师范大学为论文第一作者单位和唯一通讯单位，我院硕士研究生李乔东为论文第一作者，张隆教授为唯一通讯作者。该研究与燕山大学亚稳材料全国重点实验室、桂林电器科学研究院有限公司、宁波东方理工大学、中国散裂中子源科学中心、华中科技大学、维也纳工业大学、以及北京当升材料科技股份有限公司等单位人员合作完成。研究得到国家自然科学基金、福建引才百人计划、福建闽江学者奖励计划资助。
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-74773-8
