近日，郑州大学化工学院王景涛教授课题组在新型固态电解质构筑及应用领域取得新进展，相关成果以题为“Preparing two-dimensional ordered Li_0.33La_0.557TiO₃crystal in interlayer channel of thin laminar inorganic solid-state electrolyte towards ultrafast Li⁺transfer”的论文发表在国际权威期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。硕士研究生吕睿鑫为论文第一作者，武文佳博士和王景涛教授为共同通讯作者，郑州大学为唯一通讯单位。
全固态锂电池是锂电池发展的重要方向，而研发高性能固态电解质是应用推广的关键和难点。目前广泛研究的无机快离子导体（如LLTO），具有高体相离子传导率、宽电化学稳定窗口等优势。然而，传统方法制备的无机固态电解质由于晶体的无序生长和排布，晶体间通常存在大的结构缺陷，严重制约其离子传导优势的发挥（不足体相传导率的10%）。此外，传统固态电解质需较大厚度(>200微米)以满足机械强度需要，这制约了全固态锂电池的能量密度。
作者设计具有规整层间通道的二维层状薄膜，通过限域效应控制LLTO晶体在层间的生长方向和排布，制备出15微米厚且无缺陷的层状无机固态电解质。较开放空间生长的LLTO晶体，层间通道的限域效应使得LLTO晶体展现出了二维、大尺寸、有序排布、无晶界缺陷的特征。通过控制晶体取向使得LLTO晶体实现超低阻力传递，赋予电解质超高离子传导特性。同时，LLTO晶体与层状膜框架间的共价作用使得该薄型电解质具有优良的机械性能。最终，该无机固态电解质在全固态锂电池中表现出优异的性能。该工作为开发新一代薄型无机固态电解质及实现其在全固态锂电池中的应用提供了新思路，也为无机快离子导体结构与性能高效调控提供了新途径。
该工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金和郑州大学****团队等项目的资助。


全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202114220