Helt fasta batterier (ASSB) är lovande uppladdningsbara batterier där konventionella flytande elektrolyter ersätts med fasta material.
Forskare från Yonsei University, Dongguk University och KAIST har utvecklat en fluoridbaserad fast elektrolyt (LiCl–4Li2TiF6) som visar oöverträffad stabilitet vid över 5 V, vilket bryter den tidigare spänningsbarriären för helt fasta batterier (ASSB). Genom att applicera detta skyddande skikt på en spinellkatod (LiNi0,5Mn1,5O4) åstadkommer elektrolyten ett Li-rikt gränssnitt med atomära omarrangemang som möjliggör snabb litiumjontransport och hög oxidationsbeständighet.
Metodiken inkluderade syntes av elektrolytskiktet och test av dess jonledningsförmåga och elektrolyt-stabilitet vid höga spänningsnivåer, samt cykeltestning av battericeller. Batterier med den nya elektrolyten bibehöll 75,2 % kapacitet efter 500 cykler vid höga spänningar och nådde ärala kapaciteter över 35 mAh/cm², vilket pekar på stor praktisk potential.
Resultaten bekräftar för första gången att spinellkatoder kan användas framgångsrikt i ASSB med driftsspänning över 5 V, vilket är en betydande förbättring mot tidigare kloridbaserade elektrolyter som endast fungerade upp till circa 4 V. Studien banar väg för nya högspänningskatoder och säkrare energitäta batterilösningar, särskilt inom elfordon och storskalig energilagring.
Framtida arbete fokuserar på massbelastning, utveckling av lågkostnadskontakter som LiFe0,5Mn1,5O4 och förbättrad jonledning hos fluoridbaserade elektrolyter för att öka ASSB:s kommersialiseringspotential. Begränsningar identifieras främst i spinelsystemets nyhetsgrad och behovet av ytterligare utforskning av materialkombinationer.
Bilder av motsvarande författare. Källa: Jun Pyo Son et al
Mer information: Jun Pyo Son et al, Five-volt-class high-capacity all-solid-state lithium batteries, Nature Energy (2025). DOI: 10.1038/s41560-025-01865-y
