硫化物全固態(tài)鋰離子電池(ASSLIBs)具有高能量密度、高安全性和高離子電導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是具有發(fā)展前景的下一代儲能系統(tǒng)。然而,正極(如LiCoO2)與硫化物固態(tài)電解質(zhì)之間的界面不穩(wěn)定性阻礙了其商業(yè)發(fā)展。在此,北京大學(xué)潘鋒教授和廈門大學(xué)尹祖?zhèn)ソ淌?/strong>等人提出了一種簡單的機(jī)械化學(xué)策略,即在LiCoO2 (LCO)正極上機(jī)械混合聚陰離子硼酸鹽前驅(qū)體和Li2CO3殘?bào)w,并進(jìn)行隨后的熱化學(xué)反應(yīng),以實(shí)現(xiàn)類“固體電解質(zhì)界面相(SEI)”。其中,SEI由晶體LiBa(B3O5)3 (LBBO)、Li3BO3 (LBO)和非晶態(tài)鋰硼氧化物(Li-B-O)組成。其中,LBBO 和LBO分別具有較高的離子電導(dǎo)率和界面穩(wěn)定性,而Li-B-O存在于前兩者的間隙中將LCO正極與Li10GeP2S12 (LGPS)固體電解質(zhì)隔離,并與LBBO和LBO構(gòu)建了一個(gè)連續(xù)的間隙層。圖1. 硼酸鹽衍生的類似SEI制備LCO的結(jié)構(gòu)和化學(xué)狀態(tài)研究發(fā)現(xiàn),確定適當(dāng)比例的LBBO前驅(qū)體和Li2CO3殘?bào)w可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)比例的LBO,得到的人工中間層具有較高的界面穩(wěn)定性和Li+的擴(kuò)散性,從而使LCO/LGPS/Li ASSLIB具有較高的循環(huán)和倍率性能。圖2. 硼酸鹽衍生類似SEI對ASSLIB的電化學(xué)性能具體來說,添加9.4 mol% LBO的SEI在1 C和2 C時(shí)分別具有92.9和56.1 mAh g-1的放電容量。并且0.3% LBBO@LCO在增加4.5 V的截止電壓后,也可以實(shí)現(xiàn)167.3 mAh g-1的初始容量(0.2 C)和64.7%的容量保持率(150次循環(huán))。因此,利用聚陰離子型硼酸鹽和Li2CO3殘?bào)w之間的機(jī)械化學(xué)反應(yīng)構(gòu)建類SEI的策略為穩(wěn)定由各種聚陰離子型硼酸鹽或磷酸鹽衍生的ASSLIB電極/電解質(zhì)界面指明了方向。Mechanochemical Reactions between Polyanionic Borate and Residue Li2CO3 on LiCoO2 to Stabilize Cathode/Electrolyte Interface in Sulfide-based All-Solid-State Batteries,Nano Energy 2023 DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108192