「国家级领军人才」吴川领衔！北京理工大学白莹/王欣然Angew丨自限性共价连接破解硫化物电解质界面兼容难题！

本研究聚焦于硫化物固态电解质Li₆PS₅Cl在正极和锂金属负极界面发生的副反应问题，这些反应生成低离子电导的LixP、Li₂S等分解产物，导致界面阻抗升高、锂枝晶生长和循环失效。研究背景指出，尽管引入聚合物能改善成膜性和界面接触，但高极性聚合物易攻击硫化物骨架。研究目的旨在破解EO功能化聚丙烯酸酯（如PEGMA）与硫化物电解质间长期存在的兼容性悖论——其高极性本应破坏硫化物，却实际表现出异常高的兼容性。结论方面，该研究首次提出并验证了“自限性共价连接”机制：PEGMA端基−CH₃优先与Li₆PS₅Cl中的PS₄³⁻单元形成C−S相互作用，通过电子局域化和空间位阻抑制EO基团的亲核攻击。DFT、ESP、ELF以及³¹P ssNMR、FTIR、XPS、TOF-SIMS等多谱学证据共同证实了这一机制。所构筑的有机嵌入硫化物电解质具有致密结构，室温离子电导率达1.14 mS cm⁻¹（可提升至4.9 mS cm⁻¹），显著提升空气稳定性。电化学测试显示，Li||Li对称电池在3 mA cm⁻²、3 mAh cm⁻²下稳定循环超1200小时，NCM811基全固态电池在1 C下循环1000圈后容量保持率约100%。该研究为高性能全固态锂电池界面设计提供了新策略。