卤化物电解质因其高离子导电性和延展性而备受关注。然而，当使用传统的层状氧化物正极时，基于卤化物电解质的全固态电池（ASSBs）容易发生降解。
在此，中山大学司锐、章志珍，中国科学院物理研究所胡勇胜等人报道了一类卤化物正极材料 Li2−2xFe1+xCl4（0 ≤ x ≤ 1/3）。在该系列中，Li2FeCl4在（脱）锂化过程中不会发生相变，从而表现出极高的可逆性和稳定的循环性能。
使用 Li2FeCl4作为正极的 ASSBs 表现出良好的倍率性能（0.2C 倍率下为 122.4 mAh g−1，10C 倍率下为 91.4 mAh g−1）和循环稳定性（即在 10C 倍率下经过 5000 次循环后容量保持率为 85.1%）。通过优化 Li2−2xFe1+xCl4中的 Li/Fe 比例，Li4/3Fe4/3Cl4实现了 155.2 mAh g−1的高锂存储容量，与商用 LiFePO4正极相当。
图1. 机制探究
总之，该工作报道了一类新型正极材料 Li2−2xFe1+xCl4（0 ≤ x ≤ 1/3），其中 Li2FeCl4由于其在（脱）锂化过程中极小的体积变化（3.2%）以及与卤化物电解质的优异（电）化学稳定性，在 ASSBs 中表现出卓越的倍率性能和循环稳定性。
具体而言，基于 Li2FeCl4正极的 ASSBs 在 1C 倍率下经过 1000 次循环后，放电容量为 116.8 mAh g−1，容量保持率为 94.6%。在10C 倍率下，使用 Li2FeCl4正极的 ASSBs 在 5000 次循环后仍保持 90.5 mAh g−1的高可逆容量，容量保持率为 85.1%。此外，通过调整 Li/Fe 比例，Li4/3Fe4/3Cl4可实现 155.2 mAh g−1的高比容量。因此，该工作为先进卤化物正极材料的设计提供了新思路。
图2. 电池性能
A Low-Strain Lithium Cathode Material Li2–2xFe1+xCl4 for Halide-Based All-Solid-State Batteries, ACS Energy Letters 2025 DOI: 10.1021/acsenergylett.4c03147
司锐，男，中山大学材料学院教授、博士生导师，深圳综合粒子设施研究院同步辐射光源经理部、实验站总体主任。2001年获北京大学理学学士学位；2006年获北京大学理学博士学位，2006年至2012年在美国Tufts大学、Brookhaven国家实验室分别担任博士后、研究助理。2013年入职中科院上海应用物理所，并于2014年获得中科院“百人计划”择优支持。2020年入职中山大学材料学院，荣获中山大学“百人计划”中青年杰出人才。长期依托上海同步辐射光源先进X射线表征平台，建立与发展适用于催化研究的原位X射线吸收精细结构谱学（XAFS）实验装置与方法，发展了针对小尺寸催化活性物种的近邻配位结构精确解析方法，指认了负载型金属与金属氧化物催化剂在不同反应中的活性物种。