全固态电池（ASSBs）因其采用固态电解质替代易燃液态电解液，被视为下一代高安全性、高能量密度储能技术的核心方向。其中，硫银锗矿型Li6PS5Cl（LPSC）凭借其高离子电导率、形变性好等优势成为备受关注的固体电解质材料之一。然而，硫化物电解质环境兼容能力差和电化学不稳定等关键问题严重制约其发展应用。
近日，北京理工大学材料学院穆道斌教授、吴伯荣教授课题组开发了一种核壳结构的硫银锗矿型固体电解质（CS-LPSC），内部为Cl梯度分布的富氯型硫银锗矿相，表面是胺盐与LPSC电解质颗粒化学反应原位构筑的表面功能层LiCl相，LiCl功能层显著提升电解质的化学稳定性和电化学稳定性，同时该电解质表现出超高离子电导率10.62 mS cm-1，其综合性能优异。
研究团队结合同步X射线衍射（SXRD）、中子粉末衍射（NPD）、扫描电子显微镜-能量分散谱仪（SEM-EDS）、俄歇电子能谱（AES）等多尺度表征手段验证了CS-LPSC的组成与元素分布，证明通过化学反应在LPSC颗粒上原位形成LiCl功能层，且Cl从表面到内部呈梯度分布，为高离子电导率性能提供了结构基础。 化学稳定性提升：LiCl功能层吸湿后形成LiCl·H2O，作为“储水库”阻挡水分侵入核心，使CS-LPSC在潮湿空气中暴露30分钟后仍保持2.4 mS cm-1的离子电导率，H2S释放量仅为0.42 cm3 g-1（较LPSC降低84%），远优于未改性的LPSC电解质。 电化学窗口拓宽：LiCl功能层具有优异的电子绝缘特性，显著降低电解质的电子电导率低至2.27×10–11 S cm–1，提高电子绝缘性三个数量级以上，有效抑制电子对硫银锗矿结构的攻击性，使CS-LPSC在0~5 V vs Li/Li+宽电化学窗口范围内保持相对稳定，展现了优异的电化学稳定性。 离子电导率优化：核心的Cl梯度分布优化了Li+迁移路径（Li-T2位点占比增加），降低晶粒的离子迁移能垒，促进体相离子电导率，结合核壳结构颗粒所展现的高形变能力，使电解质实现超高离子电导率10.62 mS cm-1，活化能降至0.26 eV。 实验验证表明，基于CS-LPEC的全固态电池表现出卓越的电化学性能：LiCoO2||Li-In全电池在1C下循环500次容量保持率达95.6%，在1 C下循环500次容量保持率达93.6%。该研究通过核壳结构设计，提高电解质的综合性能及界面稳定性，为硫化物电解质的实用化提供了重要的研究思路，推动了高稳定性全固态电池的发展。 论文信息 A Core-Shell Structured Argyrodite-Type Electrolyte Enabling Elevated Chemical/Electrochemical Stability Shijie Lu, Yuxiang Zhang, Haijian Lv, Xinyu Zhang, Tianwen Yang, Zihan Li, Ming Ma, Xinyue Xu, Prof. Daobin Mu 文章的第一作者是北京理工大学材料学院博士研究生路士杰 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202500388
