近日，888集团电子官网梅涛教授团队在国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》发表题为《An All-Solid-State Li-Cu Battery via Cuprous/Lithium-ion Halide Solid Electrolyte》的研究成果。888集团官网为第一单位，博士研究生王月月、王利敏、硕士研究生晏小龙为共同第一作者，有研（广东）新材料技术研究院梁剑文研究员、宁波东方理工大学李晓娜副教授、888集团官网梅涛教授为共同通讯作者。

图1 论文首页

便携式电子设备、电动汽车及储能设备的快速发展，亟需高能量密度、安全且低成本的二次电池。锂铜电池依托双电子转移反应，理论能量密度高，且铜原料廉价易得，极具应用潜力。但传统液态体系存在铜离子传输差、安全隐患及铜物种溶解度低等问题，严重制约其发展，急需通过新型固态电解质破解上述挑战。

本研究合成了高离子导的亚铜离子卤化物固态电解质并设计构建全固态锂铜电池，以实现全固态锂铜电池的应用。使用机械化学法制备Cu₂ZrCl₆卤化物固态电解质，其室温铜离子电导率高达 14 mS cm^-1，且铜物种溶解度优异。BVSE表明，Cu⁺在Cu₂ZrCl₆晶体结构中存在多维度的迁移通道，并具有非常低的迁移能垒，有利于快速的离子传输。

图2 BVSE分析Cu₂ZrCl₆结构中离子迁移

铜铜对称电池在 0.1 mA cm^-2条件下，可稳定实现铜离子沉积/剥离超过1000 小时。此外，该工作构建了Cu₂ZrCl₆与Li₂ZrCl₆电解质中锂/铜离子协同迁移交换模型，首次组装全固态锂铜电池，在对锂 1.7-3.8 V 电压区间、37 mA g^-1电流下，全固态锂铜电池的可逆比容量高达 360 mAh g^-1，并在62.5 mA g^-1 下实现50 次稳定循环。更重要的是，还设计了无正极全固态锂铜电池原型，以铝箔为集流体实现纯铜的沉积与溶解，为亚铜离子导体的设计和应用提供新思路，奠定全固态锂铜电池研究基础。

图3 全固态锂铜电池反应原理及电化学性能

梅涛，教授、博导，湖北省杰青，888集团电子官网副院长（主持工作）。长期致力于固态电池、锂硫电池、电池回收等相关研究方向。在Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater. , ACS nano, Nano Energy 等权威期刊上发表SCI论文150余篇，其中第一作者/通讯作者论文80余篇，SCI总引用5400余次，H指数40，其中ESI高被引论文2篇。授权及申请发明专利18项。主持国家级、省级项目10 余项，包括国家自然科学基金面上项目2项，青年项目1项，湖北省重点研发计划1项，湖北省杰青项目1项。获湖北省自然科学二等奖1项。获创新创业省级以上奖励20余项，指导创新创业训练计划项目国家级6项，省级6项。

（审核：廖良才）