合金陽極的粉化極大地限制了其在鋰離子電池（LIB）中的應(yīng)用。

圖1. 理論計(jì)算及模擬

中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院唐永炳、蔣春磊等提出了一種雙相固體電解質(zhì)界面層（SEI）設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)將精細(xì)分散的Al納米顆粒結(jié)合在LiPON基體中。

這種獨(dú)特的雙相結(jié)構(gòu)為集成SEI薄膜帶來了高硬度和韌性。與單相LiPON薄膜相比，經(jīng)過優(yōu)化的Al/LiPON雙相SEI薄膜的斷裂韌性顯著提高了317.8%，同時(shí)通過大量耗散應(yīng)變能保持了剛度。

圖2.?雙相SEI的機(jī)械性能

在鋁陽極上應(yīng)用雙相SEI薄膜可將雙離子電池中的鋰存儲(chǔ)循環(huán)穩(wěn)定性提高450%。對(duì)于面臨嚴(yán)重體積膨脹問題的硅負(fù)極，也觀察到了類似的循環(huán)穩(wěn)定性增強(qiáng)效果，這證明了雙相SEI設(shè)計(jì)的廣泛適用性。

特別是，即使與高質(zhì)量負(fù)載的LiNi_0.5Co_0.3Mn_0.2O₂陰極（7 mg cm^-2）配對(duì)，在傳統(tǒng)的LIBs中也觀察到了均勻的Li-Al合金化。雙相SEI膜設(shè)計(jì)還可以通過界面電子結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)來加速鋰離子的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)。這種雙相設(shè)計(jì)可以將剛度和韌性集成到單個(gè)SEI膜中，為提高合金陽極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和倍率能力提供了途徑。

圖3.?電化學(xué)性能研究

Significant Strain Dissipation via Stiff-Tough Solid Electrolyte Interphase Design for Highly Stable Alloying Anodes. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202314509