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浙江大學(xué)突破！Nature子刊：全固態(tài)電池，邁向工業(yè)級(jí)實(shí)用化！

第一作者：Han Su

通訊作者：涂江平、鐘宇

通訊單位：浙江大學(xué)

論文速覽

硫化物因其高離子電導(dǎo)率和可加工性而成為全固態(tài)鋰金屬電池的理想電解質(zhì)材料。然而，負(fù)極/硫化物電解質(zhì)界面的相容性問題阻礙了它們的實(shí)際實(shí)施。盡管先前的研究已經(jīng)提出了相當(dāng)多的策略來改善負(fù)電極/硫化物電解質(zhì)界面穩(wěn)定性，但工業(yè)規(guī)模的工程解決方案仍然難以實(shí)現(xiàn)。

本論文提出了一種新型的Li-Al-Cl分級(jí)結(jié)構(gòu)（LACSS），通過應(yīng)變激活的分離行為，實(shí)現(xiàn)了熱力學(xué)上不利的Li/Li₉Al₄和Li/LiCl界面的穩(wěn)定化，以提高負(fù)極/硫化物電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性。

LACSS結(jié)構(gòu)中，Li₉Al₄和LiCl在表面富集，形成堅(jiān)固的固體電解質(zhì)界面（SEI），而在內(nèi)部中被Li金屬稀釋，構(gòu)建了骨架。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性，LACSS顯著增強(qiáng)了負(fù)極/硫化物電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性。此外，研究還報(bào)道了應(yīng)變激活的相分離現(xiàn)象，并提出了一種實(shí)用的負(fù)極/硫化物電解質(zhì)界面工程的途徑。

圖文導(dǎo)讀

圖1：LACSS的制備過程、結(jié)構(gòu)和組成表征。

圖2：通過冷凍FIB-SEM/TEM技術(shù)展示了LACSS的相位分布。

圖3：LACSS形成機(jī)制。

圖4：裸鋰和LACSS對(duì)稱電池的電化學(xué)性能。

圖5：通過SEM圖像和AFM信號(hào)展示了LACSS對(duì)負(fù)極/SSE界面穩(wěn)定性的影響。

圖6：使用LACSS和裸鋰作為負(fù)極的全電池的電化學(xué)性能。

總結(jié)展望

本研究成功開發(fā)了一種Li-Al-Cl分級(jí)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過應(yīng)變激活的相分離機(jī)制，有效地提高了全固態(tài)鋰金屬電池負(fù)極/硫化物電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性。LACSS的構(gòu)建不僅增強(qiáng)了SEI的機(jī)械強(qiáng)度和Li⁺的傳輸動(dòng)力學(xué)，還通過形成惰性骨架降低了Li成核電位，從而實(shí)現(xiàn)了更穩(wěn)定的電池循環(huán)性能。

這項(xiàng)工作為全固態(tài)電池的實(shí)用化和工業(yè)化提供了新的思路和方法，有望推動(dòng)下一代高能量密度電池技術(shù)的發(fā)展。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：A scalable Li-Al-Cl stratified structure for stable all-solid-state lithium metal batteries

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48585-7

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/06/06/8d3255e0fc/

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