1月16日，相關研究成果在國際學術期刊《自然》上發表。

龐全全稱，新材料與新機制對拓展全固態電池性能邊界意義重大，為全固態鋰硫電池技術帶來新契機，將在多個領域產生深遠影響。

隨著經濟社會的快速發展，全球對高能量密度、長壽命電池的需求不斷增加，全固態電池由于具有較高的安全性和比能量，在電動交通等應用中具有很強的競爭力。

其中，全固態鋰硫電池由于其高比能量、較少的電解質副反應，及電池充電時不會發生釋氧現象，具有更高安全性，能夠滿足未來動力電池市場的要求。

然而，目前全固態鋰硫電池的倍率性能和循環壽命較差，如何讓這類電池實現快速且穩定的全固態硫轉化反應，是全球科學家共同面臨的難題。

為了解決這一挑戰，龐全全團隊設計合成了系列新型玻璃相硫化物LBPSI電解質材料(Li2S?B2S3?P2S5?LiI)，該類電解質用于鋰硫電池中，不僅作為硫正極內部的超離子導體，而且本身含有氧化還原反應速度超快的碘(I--I2/I3-)，對硫的固固轉化反應起到氧化還原介導的作用(solid state redox mediating)，從而激活原本難以進行的SE|Li?S兩相界面反應，顯著增加了活性位點的密度，實現快速固固硫反應動力學。

團隊利用飛行時間二次離子質譜研究了電池中碘的氧化還原現象，證明了隨著電池的充電，正極內部I?和I??物種顯著增加，即氧化產物為I?和I??。在放電后，與充電狀態相比，I?和I??物種的數量減少，表明可逆的碘氧化還原行為。

基于這種氧化還原介導策略，全固態鋰硫電池表現出超快的充電能力。

電池在2C倍率下釋放出1497 mAh g?¹的高比容量(以硫質量計算，下同);即使以20 C超高倍率充電時，其容量仍可達到784 mA h g?¹。

此外，原型電池在25 °C下，以5C倍率循環25000次后，仍具有80.2%的初始容量，展現出優異的循環穩定性。

龐全全表示，“快充性能和循環壽命是衡量全固態電池的重要標準。這項研究的突破在于，所開發的新型電解質被賦予了除了導離子本身之外的新功能，通過電解質的化學及結構設計，我們團隊引入了含有氧化還原活性的碘元素，從而激活了傳統電池中難以進行的兩相界面反應，從底層實現快速固固硫反應。”

龐全全告訴記者，“這將原本大家一直頭疼的電解質充電副反應，通過材料和化學機制設計，轉化成了一種反而有益于氧化還原的介導反應。這就好比未來的智能化自動駕駛汽車，在實現代步基本功能前提下，既省去了長途駕駛的舟車勞頓，還能在車內休息。”

“這也使得電池在快充性能上實現突破，相對于現有鋰離子電池小時級別充電能力與千次循環壽命，全固態鋰硫電池有望實現分鐘級快充及萬次循環充電。”龐全全表示。

該研究所發現的新材料與新機制，對于拓展全固態電池的性能邊界具有重要意義，也為全固態鋰硫電池技術帶來新發展契機。