石榴石型Li₇La₃Zr₂O₁₂固体电解质具有优异的热稳定性和高离子电导率，是一种理想的固体电解质。然而，研究发现立方相是高导电相，合成条件苛刻。低温合成和部分元素替代有望制备立方相LLZO。

近期，内蒙古工业大学白杰教授&柳欢副教授通过静电纺丝技术和高价阳离子置换策略稳定了LLZO立方相结构，提高了锂离子的传输效率。实验结果表明，当In³⁺的摩尔量为0.2时，可以获得具有稳定立方相结构的LLZO NFs无机填料。具有大离子半径的In³⁺替代了晶体内部的Li+，有效提高了锂空位浓度，增加了晶体内部Li+的传输路径，并成功使复合固体电解质在60℃下的离子电导率翻倍（9.39×10-4S/cm）。锂离子迁移数和电化学窗口分别增至0.19和5.2V。凭借优异的循环性能（60℃），它可在0.5C的高充放电速率下循环2000次，库仑效率接近100%。Li|PL-LILZO NFs（0.2）|LFP全固态锂电池可在室温下点亮小灯泡，具有实际应用前景。因此，在复合电解质中，增加活性无机填料晶体内部的锂离子通路也将提高复合电解质的综合性能。

图1.（a）含不同掺杂In（0，0.1，0.15，0.2，0.25）的LLZO NFs的XRD图谱，（b）局部放大图像。

图2.（a-c）LILZO NFs的TEM图像，（d）HRTEM图像，（e）SAED以及（f-i）In、La、Zi、O元素的对应元素映射图像。

图3.复合固体电解质膜（a）PL-LILZO NFs的SEM，（b）PL-LLZO NFs和PL-LILZO NFs的TG曲线，（c,d）XRD和部分放大。

图4.（a）LLZO和（b）LILZO NFs（0.2）在30-80℃范围内的交流阻抗谱，（c）离子电导率和（d）Arrhenius曲线。

图5.（a）PL-LLZO NFs和PL-LILZO NFs（0.2）在60℃下的LSV曲线，（b）PL-LILZO NFs在60℃下的IT曲线和极化前后的阻抗图，以及（c）在0.5mA/cm2条件下的Li|PL-LLZO NFs|Li和Li|PL-LILZO NFs（0.2）|Li电池充电和放电测试。

图6.Li|PL-LILZO NFs（0.2）|LFP电池在60℃和0.5C下的性能测试（a）循环性能，（b）充放电电压曲线，（c）额定容量，（d）不同倍率下的充放电曲线，以及（e）LED照明测试。

图7.Li|PL-LILZO NFs（0.2）|LFP电池机理图。

该工作以“In-doped Li₇La₃Zr₂O₁₂ nanofibers enhances electrochemical properties and conductivity of PEO-based composite electrolyte in all-solid-state lithium battery”为题发表在《Journal of Energy Storage》（DOI:10.1016/j.est.2023.109784）上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.est.2023.109784