近年来，固态电池（ASSBs）因其高能量密度和安全性而备受关注。然而，传统固态电解质的离子导电性和界面稳定性仍然是限制其商业化应用的关键挑战。尤其是在高倍率充放电过程中，固态电解质的电阻变化会显著影响电池的性能。为了克服这些障碍，研究者们积极探索新型固态电解质，以提高其离子导电性和界面兼容性。在众多固态电解质材料中，LiTaOCl₄（LTOC）因其优异的离子导电性和相对较高的电化学稳定窗口而受到广泛关注。然而，已报道合成方法耗时较长且效率低下，限制了其大规模应用的潜力。因此，开发一种快速、高效的合成方法对于推进固态电解质的应用至关重要。

基于此，华中科技大学余创教授和西安电子科大学的李思吾副教授合作，报道了一种简便的球磨法，在4小时内快速合成无定形氯化物固态电解质LiTaOCl₄（aLTOC）。我们探讨了不同合成时间对aLTOC微观结构和离子导电性的影响。通过理论计算和是实验结合的方法探讨了aLTOC对高镍正极（Li[Ni_0.9Co_0.05Mn_0.05]O₂）和Li_5.5PS_4.5Cl_1.5硫化物电解质的电化学稳定性。在组装的双层固态电池中，aLTOC对具有ZrO₂涂层的高镍正极材料及Li_5.5PS_4.5Cl_1.5硫化物固态电解质展现出优良化学稳定性，进而促进了高倍率和长循环寿命的卤化物基全固态电池的实现，更是在30度和60度下实现了全固态电池10C倍率下的快速充放电，充电时间可以缩短到约4分钟，分别经过2000次和1000次循环后，电池容量保持率分别为84.4%和77.4%。即使在-20°C的低温下，电池仍能实现超过1600次循环，容量保持率为76.3%（在0.5C倍率下）。李林博士为论文的第一作者。

图1. aLTOC的合成条件探索及电化学性能对比

图2. aLTOC在不同电池结构下的锂离子传输行为及界面演化机理

图3. aLTOC与NCM955正极及ZrO₂包覆层的兼容性

图4. 全电池在不同温度下的电化学性能

该研究成果以“A Rapid Synthesis of Amorphous LiTaOCl₄ Solid Electrolytes Through a Two-Step Reaction Pathway for High-Rate and Long-Cycling Lithium Batteries”为题，以Research Article形式发表于国际知名期刊《Advanced Functional Materials》（中科院分区1区，影响因子18.5）。前沿院菁英副教授李思吾、华中科技大学余创教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家资助博士后研究人员计划、中央高校基本科研业务费等科研项目的资助。感谢西安电子科技大学分析测试中心、化学生物综合实验中心提供技术支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202410008