延卫/王嘉楠AFM：集成等离子体策略调节界面化学，实现固态锂电中平面锂生长

固态锂金属电池（SSLMB）被认为是下一代储能设备中极具潜力的候选产品，但它们仍然面临着因界面不兼容而导致的锂枝晶生长不可控的问题。

图1 集成等离子体（IP）策略和工作机制示意图

西安交通大学延卫、王嘉楠等提出了一种”集成等离子体（IP）”的夹层构建策略，该策略集成了金属还原和气相沉积功能，其特点是能够提供可调控和可量化的化学调节，以控制固态电解质（SSE）上的表面浓度（Csurface）以及引入的金属元素和电负性元素（ARE/M）的原子比。

聚焦离子束（FIB）、透射电子显微镜（TEM）和飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）证实，IP-LAGP与锂负极之间的原位反应同步产生了银锂合金、锂氟和无定形碳，从而使IP-LAGP |锂界面实现了亲密接触。通过调节F和Ag的原子比为≈2.6，使用IP-LAGP的对称电池具有较小的阻抗（512Ω）和较低的成核过电位（66 mV）。

图2 低温 TEM（Cryo-TEM）形态分析

低温TEM（Cryo-TEM）、多物理场仿真和X射线计算机断层扫描（CT）结果表明，IP-LAGP使锂的沉积形态呈平面状，从而降低了局部电流密度，阻止了锂枝晶在LAGP中的传播。因此，使用IP-LAGP、锂负极和NCM811正极组装的 SSLMB电池在0.2 C下显示出173.5 mAh g^-1的初始容量以及1000 次循环后稳定的库仑效率（>99%）。

考虑到等离子体技术的多功能性，包括金属还原、气相沉积、结晶度调节和晶格生长，该IP策略可为各种先进存储系统提供另一条开发高化学机械稳定性固态电解质的途径。

图3 原始 LAGP、Ag-LAGP 和 IP-LAGP SSE在不同电池系统中的电化学性能

Integration Plasma Strategy Controlled Interfacial Chemistry Regulation Enabling Planar Lithium Growth in Solid-State Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202304929

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