【研究背景】全固態鋰電池在正極材料的選擇上與液態鋰電池存在顯著差異。液態鋰電池通常使用如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、高鎳三元材料等氧化物作為正極材料，這是因為它們具有高效的離子傳輸特性。然而，這些氧化物在全固態鋰電池中的使用并非理想之選，因為它們的離子電導率較低，需要與固態電解質混合以保持較高的離子傳輸效率。這種混合導致復合正極中氧化物活性物質的質量比通常只能達到70-80%，并且在循環過程中可能會形成裂紋。固態電解質無法像液態電解質那樣流動并填充這些裂紋，從而影響離子傳輸，進而降低電池性能。【工作介紹】中國科學技術大學馬騁教授團隊提出了一種新的策略，將研究重點轉向氯化物，成功開發出了一種名為Li3TiCl6的新型正極材料。這種材料在室溫下顯示出1.04 mS cm-1的離子電導率，超過了氧化物正極材料，并且在冷壓后的相對密度高達86.1%。Li3TiCl6同時具備高離子電導率和良好的可變形性，無需固態電解質即可實現高效的離子傳輸。基于這種材料的復合正極在室溫下實現了2500圈的穩定循環，其活性物質質量比高達95%，遠超氧化物正極的70-80%。這一成果被發表在Nature Communications期刊上。【內容表述】合成Li3TiCl6材料可以通過機械合金化和退火工藝實現。經過行星式高能球磨合成后，材料的離子電導率顯著提高至1.04 mS cm-1，接近固態電解質的水平。Li3TiCl6的電子電導率遠低于離子電導率，并且在未經熱處理的冷壓狀態下，它仍展現出優異的離子電導率和極佳的可變形性。通過X射線衍射分析，發現Li3TiCl6具有類似LiCoO2的層狀結構，這有利于離子傳輸。而且，其過渡金屬離子層未完全占滿，這可能允許鋰離子在層間遷移，從而進一步優化離子傳輸能力。除了離子電導率，Li3TiCl6還表現出良好的可變形性。這一性能是通過材料在特定壓力下能達到的致密程度來評估的。與其它具有良好可變形性的固態電解質（如Li3YCl6、Li6PS5Cl、Li10GeP2S12等）相比，Li3TiCl6在350 MPa下能達到86.1%的致密度，遠超那些脆性、不可變形的氧化物正極。基于Li3TiCl6的復合正極無需固態電解質即可實現高效的離子傳輸，其活性物質質量比達到95%，并且在1C倍率下實現了2500圈的穩定循環。這表明Li3TiCl6作為正極材料在全固態鋰電池中具有巨大的應用潛力。【結論】全固態鋰電池對正極材料的要求高于傳統液態鋰電池，因此氧化物正極材料在全固態鋰電池中的應用受到限制。然而，氯化物正極材料因其高離子電導率和可變形性，成為全固態鋰電池正極材料研究的新方向。Li3TiCl6的成功開發展示了氯化物正極材料在全固態鋰電池中的巨大潛力，為全固態鋰電池技術的發展開辟了新的途徑。