硫化物固体电解质（SEs）具有高离子导电性和低机械刚度等优点，是实现全固态电池（ASSBs）最有前途的技术路线之一。然而，硫化物的空气/水分/水稳定性差，导致结构/组成被完全破坏，Li⁺电导率降低，有毒的H₂S释放等问题，严重制约了其在ASSBs中的实际应用。

近日，天目湖先进储能技术研究院，中科院物理研究所吴凡特聘研究员首次报道了一种由一层超疏水Li⁺导电涂层实现的水稳定硫化物SE膜。这种超疏水Li⁺导电涂层不仅可以防止水分/水的入侵，而且可以有效地在ASSBs中传输Li⁺。

文章要点

1）研究人员通过正硅酸乙酯（TEOS）和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（PFDTES）分子在LATP纳米颗粒表面的水解和缩合反应，制备了一种含氟聚硅氧烷包覆的Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃（F-POS@LATP）纳米颗粒的保护层。LATP纳米颗粒提供了Li⁺的转运通道和微米级的粗糙度。而F-POS将LATP纳米颗粒结合在硫化物SE膜上，提供纳米级粗糙度和低表面能。

2）实验结果显示，得益于F-POS@LATP表层，受保护的Li₆PS₅Cl膜可以在高湿度环境（RH为70%）下承受极端的喷水暴露条件。此外，锂离子导电的F-POS@LATP层对组装的ASSBs的电化学性能影响不大，极端暴露后的可逆容量为147.3 mAh g⁻¹，循环倍率性能保持不变。

3）这种简单有效的硫化物膜后处理方法可以应用于任何硫化物和任何其他空气/湿度/水不稳定的材料，使大面积硫化物SE膜可以直接在空气中运输、储存和使用，而不需要惰性气体保护。为保护所有类型的硫化物SEs和其他空气/湿气/水敏材料提供了一种新的途径，而不牺牲电化学性能。

参考文献

Jieru Xu, et al, Water-Stable Sulfide Solid Electrolyte Membranes  Directly Applicable in All-Solid-State Batteries Enabled by Superhydrophobic Li⁺-Conducting Protection Layer, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202102348

https://doi.org/10.1002/aenm.202102348