中国工程院外籍院士、宁波东方理工大学讲席教授孙学良团队联合国际科研团队，开发了一种低成本铁基卤化物材料，将正极活性材料、电解质和导电剂的功能集于一身，并展现出电极层面的“自修复”能力。这项工作有望突破全固态电池在能量密度、循环寿命和成本方面的关键瓶颈。近日，相关研究成果发表于《自然》。

传统固态电池的正极通常是一个复杂的“复合体”，不仅包含负责储能的活性材料，还掺杂了大量不储能的“惰性”辅助成分，例如固体电解质和导电碳。尽管这些惰性材料对电池内部的离子和电子传输至关重要，但它们也带来了很大弊端。如何设计出一种固-固界面接触良好、离子/电子传输快，且非活性成分极少的固态正极，是当前全固态电池领域面临的重大挑战。

科学家曾提出“一体化”正极概念——用一种材料同时发挥活性材料、电解质和导电剂3种作用。但此前发现的候选材料因成本过高、性能不佳，未能满足实际应用的需求。

孙学良团队与合作者提出使用成本低廉的铁基卤化物作为正极材料，通过结构调控，使其同时具有锂离子和电子混合导电能力及稳定的Fe2+/Fe3+氧化还原电对，实现一体化电极设计。在充电过程中，材料会从一种坚硬的脆性状态转变为一种柔韧的延展状态。这种动态的“脆韧转变”能够主动修复循环中产生的微观裂纹和空隙，赋予固态电极自我愈合能力，助力实现超长循环寿命。这一独特的自修复行为源于材料在充放电过程中发生的局部铁离子可逆迁移及材料熔点变化。正是这种动态特性，使该“一体化”正极表现出卓越的稳定性。

实验数据显示，在不含任何额外导电剂和固体电解质的情况下，该电极在快充快放条件下（约10分钟）循环3000次后，容量保持率约为90%。除了超长寿命外，该材料的能量密度也十分出色。

孙学良表示，这种一体化卤化物材料不仅简化了电池制造工艺，而且提供了一种可持续且经济高效的解决方案，有望加速全固态电池从实验室走向大规模工业化应用。 (文章来源自：纳微快报）