硫化物电解质由于其高导电性和界面可成形性，在高能量密度全固态电池应用中极具吸引力。然而，充放电循环过程中电极体积的变化通常会导致电极/电解质界面的机械接触损耗，从而导致容量衰减。

近日，日本大坂工业科技研究院Atsutaka Kato报道了为了抑制这种接触损失，将分离的PS₄^3-阴离子与碘反应，以制备硫化物聚合物电解质，同时在茴香脑中分散和干燥所得上清液时，该电解质形成了粘性凝胶。这种聚合物具有柔性的（-P-S-S-）核链和增强的茴香醚溶解性，当用作片式全固态电池的锂离子导电粘结剂，成功制造出具有低电阻和高容量保持率的全固态电池。

文章要点

1）研究发现，I₂诱导的Li₃PS₄聚合制备的固体电解质中含有S-S桥，其拉曼峰位于477 cm⁻¹处。同时，在用甲苯洗涤聚合物以除去元素硫之后，该峰被保留下来，因此这是来自于聚合物中的S-S键。此外，硫化物聚合物在茴香醚中的溶解度随碘负载量的增加而增加，这与硫代磷酸盐Li₂S-P₂S₅电解质的低溶解度形成鲜明对比。另外，Li₃PS₄-I2(1：1)溶液干燥后形成的粘性凝胶符合链结构的形成。

2）得注意的是，硫化物聚合物没有歧化成已知的硫代磷酸酯和元素S，研究人员假定含有以S-S键交联的PS₄四面体。另一方面，硫化物聚合物在P-S键的拉曼位移和³¹P NMR位移方面与已知的具有角共用PS₄四面体的硫代磷酸酯相似，表明了P原子化学环境的相似性。

3）以硫化物聚合物为粘结剂，制备了含Li₃PS₄和NMC复合材料的片状固体电解质。这些薄片是可弯曲的，含有NMC复合薄片的全固态电池表现出低电阻和高容量保持率。NMC负载量（~2 mg）低于实际值，很难在不开裂的情况下制备厚度大于100 µm的电极片。

进一步的工作，如设计硫化物聚合物的分子量和结构，将改善粘合剂的粘附性。因此，所制备的柔性和离子导电性硫化物聚合物有望促进ASSBs中更坚固的电极/电解质界面的发展。

参考文献

Kato, A., Yamamoto, M., Utsuno, F. et al. Lithium-ion-conductive sulfide polymer electrolyte with disulfide bond-linked PS₄ tetrahedra for all-solid-state batteries. Commun Mater 2, 112 (2021).

DOI：10.1038/s43246-021-00216-0

https://doi.org/10.1038/s43246-021-00216-0