摘要：迫切需要提高锂离子电池（LIB）的性能，特别是在极端寒冷条件下的可靠运行。全固态电池（ASSB）为低温环境下使用液体电解质的传统LIB带来的挑战提供了一种有前景的解决方案。

迫切需要提高锂离子电池（LIB）的性能，特别是在极端寒冷条件下的可靠运行。全固态电池（ASSB）为低温环境下使用液体电解质的传统LIB带来的挑战提供了一种有前景的解决方案。

南方科技大学朱金龙、韩松柏、北京大学深圳研究生院高磊、邹如强等利用非晶固态电解质（SSE）xLi3N-TaCl5（1≤3x ≤ 2), 开发了能够在极端寒冷条件下有效工作的ASSB。这些非晶SSE在3x = 1.25时（标记为L1.25NTCl），离子电导率在25℃时达到了5.91 mS cm-1，这为电池体相内以及阴极/SSE界面的离子传输提供了有利支持。第一作者为博士生洪博龙和高磊副研究员，郑家新副教授和博士生赖根明也为本工作的理论计算部分做出了重要贡献。

具体来说，这种ASSB通过结合钴酸锂（LCO）阴极、L1.25NTCl SSE、Li10GeP2S12（LGPS）界面层和锂-铟阳极来实现低温运行。所设计的锂-铟|LGPS-L1.25NTCl|LC电池在-10、-30和-40℃条件下分别表现出183.19、164.8和143.78 mAh g-1的出人意料的高放电容量，在18 mA g-1和-30℃条件下的第100次循环中表现出137.6 mAh g-1的放电容量，容量保持率为83.50%。此外，该ASSB还能在-60℃的条件下保持稳定的充放电循环超过200小时，证明了其在极寒条件下的有效性。

图1 定制在极端寒冷条件下运行的ASSB的示意图

图2 非晶xLi3N-TaCl5的特性

图3 ASSB的低温性能

All-solid-state batteries designed for operation under extreme cold conditions. Nature Communications 2025. DOI: 10.1038/s41467-024-55154-5

朱金龙，男，2004年浙江大学材料科学与工程系学士，2009年中科院物理研究所理学博士，当年入所任助理研究员。2010年到2013年在洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）的中子散射中心从事博后研究，2014年在内华达大学拉斯维加斯分校（ University of Nevada, Las Vegas ）的高压卓越中心从事博后研究，2015年晋升为该中心的副研究员；2016年底加入北京高压科学中心（HPSTAR）任职研究员；2019年6月加入南方科技大学，任职物理系Associate Professor ；深圳市“孔雀计划”B类人才。

长期从事高压下量子功能材料和高能量密度材料的研究工作，主要运用中子源以及同步辐射光源对新型量子功能材料以及能源环境材料进行在位先进高压表征，研究领域包括高压下凝聚态物质的量子调控，高压原位激光加热诱导高能物质体系以及新颖物性研究，如拓扑材料、超导体系、Mott相变以及金属绝缘化相变、磁性/铁电材料；天然气水合物的高压合成及中子表征；固态电解质传输机理研究；具有丰富的高压和含能材料研究经验。

来源：华算科技