上海油压工作室1月16日，相关研究成果在国际学术期刊《自然》上发表。

庞全全称，新材料与新机制对拓展全固态电池性能边界意义重大，为全固态锂硫电池技术带来新契机，将在多个领域产生深远影响。

随着经济社会的快速发展，全球对高能量密度、长寿命电池的需求不断增加，全固态电池由于具有较高的安全性和比能量，在电动交通等应用中具有很强的竞争力。

其中，全固态锂硫电池由于其高比能量、较少的电解质副反应，及电池充电时不会发生释氧现象，具有更高安全性，能够满足未来动力电池市场的要求。

然而，目前全固态锂硫电池的倍率性能和循环寿命较差，如何让这类电池实现快速且稳定的全固态硫转化反应，是全球科学家共同面临的难题。

为了解决这一挑战，庞全全团队设计合成了系列新型玻璃相硫化物LBPSI电解质材料(Li2S‒B2S3‒P2S5‒LiI)，该类电解质用于锂硫电池中，不仅作为硫正极内部的超离子导体，而且本身含有氧化还原反应速度超快的碘(I--I2/I3-)，对硫的固固转化反应起到氧化还原介导的作用(solid state redox mediating)，从而激活原本难以进行的SE|Li₂S两相界面反应，显著增加了活性位点的密度，实现快速固固硫反应动力学。

团队利用飞行时间二次离子质谱研究了电池中碘的氧化还原现象，证明了随着电池的充电，正极内部I₂和I₃⁻物种显著增加，即氧化产物为I₂和I₃⁻。在放电后，与充电状态相比，I₂和I₃⁻物种的数量减少，表明可逆的碘氧化还原行为。

基于这种氧化还原介导策略，全固态锂硫电池表现出超快的充电能力。

上海油压工作室电池在2C倍率下释放出1497 mAh g⁻¹的高比容量(以硫质量计算，下同);即使以20 C超高倍率充电时，其容量仍可达到784 mA h g⁻¹。

上海油压工作室此外，原型电池在25 °C下，以5C倍率循环25000次后，仍具有80.2%的初始容量，展现出优异的循环稳定性。

上海油压工作室庞全全表示，“快充性能和循环寿命是衡量全固态电池的重要标准。这项研究的突破在于，所开发的新型电解质被赋予了除了导离子本身之外的新功能，通过电解质的化学及结构设计，我们团队引入了含有氧化还原活性的碘元素，从而激活了传统电池中难以进行的两相界面反应，从底层实现快速固固硫反应。”

庞全全告诉记者，“这将原本大家一直头疼的电解质充电副反应，通过材料和化学机制设计，转化成了一种反而有益于氧化还原的介导反应。这就好比未来的智能化自动驾驶汽车，在实现代步基本功能前提下，既省去了长途驾驶的舟车劳顿，还能在车内休息。”

“这也使得电池在快充性能上实现突破，相对于现有锂离子电池小时级别充电能力与千次循环寿命，全固态锂硫电池有望实现分钟级快充及万次循环充电。”庞全全表示。

上海油压工作室该研究所发现的新材料与新机制，对于拓展全固态电池的性能边界具有重要意义，也为全固态锂硫电池技术带来新发展契机。