魏明灯／李亚峰团队通过界面自钝化实现基于锆基氧氯化物电解质的高电压长循环

卤化物固态电解质因其离子传输能力、可压实性及与氧化物正极的适配潜力而受到关注。其中，Li₂ZrCl₆（LZC）具有原料成本方面的吸引力，但常规晶态样品的室温离子电导率通常低于1 mS cm⁻¹，在高倍率、高截止电位下仍面临传输与界面稳定性的双重约束。已有的阳离子取代、阴离子调节和非晶化策略能够改善部分性能，如何同时获得较快的Li⁺传输与可持续工作的正极界面，仍是重要问题。

近日，魏明灯/李亚峰团队与宁波东方理工大学孙学良院士、南方科技大学曾林团队合作，在Nature Communications发表题为“Zr-based oxyhalide superionic electrolyte with self-passivating interphase stabilisation for high-voltage and fast-charging all-solid-state lithium batteries”的研究论文。研究团队以Li₂ZrCl₆为基础，提出非等摩尔阳离子–阴离子非晶化工程（non-equimolar cation–anion amorphous engineering，N-CAAE），通过Ta⁵⁺与O²⁻共同引入，制备出以非晶相为主的Li₂Zr₀.₆₂₅Ta₀.₃Cl₄.₂O₀.₉，简称LZTCO0.9。该电解质在25 ℃下的离子电导率达到4.11 mS cm⁻¹，并在高电压循环过程中形成含Ta/Zr–O组分的局域化正极电解质界面层（CEI），抑制界面反应持续扩展。将其与单晶高镍LiNi₀.₈₈Mn₀.₀₆Co₀.₀₆O₂（sc-NCM88）正极配合，采用Li–In合金负极及负极侧Li₆PS₅Cl缓冲层后，电池在4.8 V正极截止电位下实现10 C循环2000圈，容量保持率为81.2%。福州大学化学学院博士研究生李宗南为本文第一作者。

这项研究通过Ta/O共同改性，将锆基电解质的局域结构、Li⁺传输及反应后界面组成联系起来。形成的非晶氧氯化物兼具4.11 mS cm⁻¹室温离子电导率、较低的电子电导和有利于压实接触的力学特征；高电压下的初始界面反应则逐渐形成保护性CEI，为后续循环提供动力学稳定性。其对电解质设计的启示在于：评价高电压适配性，既要考察氧化从何时开始，也要关注反应生成什么、能否自行减缓，以及反应后界面是否仍能有效传输Li⁺。将这些问题与体相导电和固固接触共同考虑，有助于建立材料组成与器件性能之间更完整的联系。围绕这些条件继续优化，有望推动锆基氧氯化物向高能量密度全固态电池的实际需求靠近。

论文信息：Zongnan Li, Yongbiao Mu, Yuxun Xia, Ting Yang, Zhepei Yan, Yafeng Li^*, Longyuan Guo, Lin Zeng^*, Xueliang Sun^*, Mingdeng Wei^*. Zr-based oxyhalide superionic electrolyte with self-passivating interphase stabilisation for high-voltage and fast-charging all-solid-state lithium batteries. Nature Communications, 2026, https://doi.org/10.1038/s41467-026-78813-1.