硫銀鍺礦型固態電解質Li6PS5X（X=Cl、Br、I）在固態鋰電池領域發展潛力大

　　硫銀鍺礦型固態電解質，也稱Argyrodite型固態電解質，代表性材料是Li6PS5X（X=Cl、Br、I），屬于硫化物固態電解質，主要用于全固態鋰電池制造領域。

 

　　根據新思界產業研究中心發布的《2024-2029年中國硫銀鍺礦型固態電解質Li6PS5X（X=Cl、Br、I）行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示，2008年，德國錫根大學研究開發出硫銀鍺礦型固態電解質Li6PS5X（X=Cl、Br、I），其優點包括，離子電導率較高、高于鋰磷硫（LPS）但低于鋰鍺磷硫（LGPS），電化學窗口寬，機械性能好，成本較低等，但也存在空氣穩定性較差、對金屬鋰穩定性較差等缺點。

 

　　Li6PS5X（X=Cl、Br、I）可以采用元素摻雜、界面修飾等方式進行性能優化。例如，Li6PS5X（X=Cl、Br、I）在潮濕空氣中結構與化學性質不穩定，可利用ZnO進行摻雜優化；與金屬鋰負極接觸會產生死鋰，可通過界面修飾方法進行避免；離子電導率不足，可利用SnO2進行摻雜提升等。

 

　　目前研究熱度較高的硫化物固態電解質產品主要有鋰鍺磷硫LGPS（Li10GeP2S12）、硫銀鍺礦Li6PS5X（X=Cl、Br、I）、鋰磷硫LPS（Li7P3S11）等。三者之中，LGPS離子電導率最高，但采用金屬鍺，成本也高；LPS成本低，但離子電導率最低；Li6PS5X（X=Cl、Br、I）成本低于LGPS，離子電導率高于LPS且還可提升，因此受到關注。

 

　　Li6PS5X（X=Cl、Br、I）制備方法主要有高能球磨法、固相燒結法、懸浮液法、溶解-沉積法等，這些方法各有優缺點，對比來看，前兩種方法更易得到離子電導率高的材料，后兩種方法對燒結溫度要求更低，且制備速度更快。其中，固相燒結法工藝簡單，產品離子電導率較高，具有批量化生產優勢。

 

　　Li6PS5X（X=Cl、Br、I）包括Li6PS5Cl、Li6PS5Br、Li6PS5I三大類產品，其中Li6PS5Cl、Li6PS5Br室溫鋰離子電導率相對更高，而Li6PS5I相對較低。Li6PS5Cl，鋰磷硫氯，簡稱LPSC，被認為是一種高能量密度、高安全性全固態鋰電池的固態電解質產品，研究熱度最高。

 

　　新思界行業分析人士表示，我國Li6PS5X（X=Cl、Br、I）相關研究機構主要有中國科學院物理研究所、華中科技大學、天津工業大學、燕山大學、鄭州大學、華南理工大學、浙江工業大學等，相關研究成果還在不斷問世。

 

　　華中科技大學團隊在《Rare Metals》上發表“Li6PS5I硫銀鍺礦電解質的合成優化并在不同溫度下全固態電池中的應用”的文章。鄭州大學團隊設計制備出具有獨特結構特征的鋰硫銀鍺礦基固態電解質Li6PS4Cl0.75-OF0.25（LPSC-OF0.25），同時具有高離子電導性、優良善潮濕空氣耐受性、良好負極和正極界面兼容性。整體來看，硫銀鍺礦型固態電解質Li6PS5X（X=Cl、Br、I）未來發展潛力大。

 

關鍵字： 硫銀鍺礦 Li6PS5X 固態電解質