近日，课题组博士研究生吕泽恒在锌碘电池无机固态电解质研究方面取得新进展，相关成果“Stable solid-state zinc-iodine batteries enabled by an inorganic ZnPS₃ solid electrolyte with interconnected Zn²⁺ migration channels”发表在《Advanced Functional Materials》。

由于具有高安全性、低成本和高能量密度等突出优势，水系锌碘（Zn-I₂）电池受到研究者的广泛关注。但长期以来，碘正极中的活性碘物种在电化学循环过程中存在溶解及穿梭的问题，易造成Zn-I₂电池不可逆的容量损失及锌负极的不可逆腐蚀，进而加速电池的失效。

因此，本文制备了一种可导Zn²⁺离子的无机固态电解质ZnPS₃，并首次成功将其用于锌碘电池的组装。ZnPS₃电解质具有丰富且有序的导Zn²⁺通道，且Zn²⁺在ZnPS₃晶体结构中的扩散能垒较低（≈0.3 eV）,使其具有较高的离子电导率（2.0×10^-3 S cm^-1, 30℃）。通过实验结果证明，基于无机ZnPS₃电解质的固态Zn-I₂电池可在 0.1 A g^-1下稳定循环 400 次；原位拉曼和原位XRD结果表明，多碘离子的穿梭效应受到显著抑制，及固态Zn-I₂电池主要是基于I^-/I⁰氧化还原对进行可逆的充放电反应；此外，结合实验数据和理论模拟结果，进一步发现ZnPS₃电解质的固态Zn²⁺传导机制有利于抑制由活性水分子引起的Zn金属负极的界面副反应，同时，ZnPS₃电解质还可调控Zn²⁺的沉积/剥离行为，使其达到均匀沉积/剥离的效果。最后，无机固态电解质ZnPS₃的兼容性也在Zn-CuS电池体系中得到证明，说明ZnPS₃电解质可作为未来开发无机固态锌离子电池的一种潜在无机固态电解质。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202310476