考虑到插层式锂离子电池固有的性能缺陷，固态转换电池是未来一种极有前途的储能技术。而要发挥出转换型电极材料出色的理论容量，就必须克服活性材料利用率低、循环效率低等性能瓶颈。得益于高比容量和天然丰度，使硫化铁（FeS₂）成为一种极具应用潜力的正极活性材料。

近日，德国吉森大学Wolfgang G.Zeier，美因茨大学Wolfgang Tremel报道了将FeS₂作为固态锂离子存储的模型转换正极材料，其合成简单，并且具有高理论容量。

文章要点

1）研究人员合成了三种具有不同粒径分布的FeS₂纳米颗粒，并对其进行了表征。

2）研究人员以In/InLi|Li₆PS₅Cl|FeS₂-C-Li₆PS₅Cl电池为例，揭示了FeS₂尺寸分布对固态电池性能的影响。研究发现，具有较小颗粒的FeS₂获得了更高的容量和更出色的倍率性能，然而这些颗粒也伴随着更快的容量衰减。

3）更高的容量和更好的倍率性能是由于FeS₂纳米颗粒具有更高的表观体积比和更短的Li⁺扩散路径，所以可以处理更多的活性物质。与此同时，较高的表面积与体积比也为竞争性分解副反应和更大的容量衰减提供了更大的界面面积。

总体而言，这项工作突出了FeS₂作为转换型正极材料的潜力，特别是在固态电池中使用纳米级转换型材料。同时进一步表明，与采用氧化物正极活性材料的固态电池类似，正极活性物质的粒度分布在转换型固态电池中也有重要影响。

参考文献

Georg F. Dewald, et al, Influence of Iron Sulfide Nanoparticle Sizes in Solid-State Batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202106018

https://doi.org/10.1002/anie.202106018