基于液态有机电解质的可充电Li||I2电池存在明显的多碘化物穿梭和安全问题，而使用固态电解质可以解决这些问题。然而，目前的全固态Li||I2电池在高温下仅基于双电子I–/I2多碘化物化学反应表现出有限的容量，无法与最先进的锂离子电池相媲美。
在此，南京大学周豪慎、何平等人通过设计I2/Li4.2InCl7.2（LIC7.2）纳米复合电极，开发了四电子ASS Li||I2电池。与普通的Li3InCl6（LIC6）相比，LIC7.2可以提供更丰富的Cl配位环境，同时保持高电压稳定性和足够的离子电导率。成功实现了可逆的I–/I2/I+四电子固相转换化学，这使ASS Li||I2电池的库仑效率接近100%且比容量翻倍。
基于此，基于的LIC7.2全固态Li||I2电池在44 mA g-1时可提供449 mAh g-1的高比容量，并且在440 mA g-1和25 °C下经过600次循环后容量保持率为91%。在高温（60 °C）和高面积容量（6.75 mAh cm-2）情况下也表现出优异的性能。此外，制备好的ASS Li||I2软包电池在切割试验中表现出可靠的安全特性。
图1. 基于不同电解质的ASS电池中I2电极的电化学行为
总之，该工作引入富含氯的正极电解液LIC7.2，实现了ASS Li||I2电池的I–/I2/I+四电子固相转化化学。研究显示，合成的具有高局部Cl–浓度的LIC7.2为I+物质和Cl−之间的卤素间相互作用提供了足够的配位环境，从而有效地激活了完整的I2/I+转化。
基于此，该电解质匹配的ASS Li||I2电池成功避免了液态Li||I2电池中常见的多碘化物穿梭效应。这一进展使电池在44 mA g−1的电流密度下达到了449 mAh g−1的高放电容量，并在室温下以440 mA g−1的电流密度稳定循环超过600次。此外，该电池在实际高面积容量（6.75 mAh cm−2）和高（60°C）条件下表现出优异的循环稳定性，严格的软包电池切割测试也证实了其卓越的安全性。因此，该工作推动了基于新型转换正极材料的ASS电池研究进一步发展。
图2. 四电子ASS锂离子电池的电化学性能
Realizing four-electron conversion chemistry for all-solid-state Li||I2 batteries at room temperature, Nature Communications 2025 DOI: 10.1038/s41467-025-56932-5