纪效波Nano Energy：原位构建多功能夹层实现无枝晶固态电池

基于石榴石的Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂（LLZTO）是一种有前景的固态电解质，其具有快速的离子迁移率和对锂金属出色的化学/电化学稳定性。然而，在LLZTO中传播的锂枝晶是影响固态电池实际应用的主要障碍之一。

图1. 多功能夹层的构建和表征

中南大学纪效波等提议通过原位构建Li₂S/LiSn合金的多功能夹层来抑制锂枝晶的生长，该夹层是通过涂覆在LLZTO颗粒表面的SnS层的转化反应实现的。

DFT计算显示，通过Li₂S/LiSn夹层，LLZTO和Li的界面接触得到了极大的改善，从而有助于实现低界面阻抗（5 Ω cm^-2）。此外，LLZTO的电子绝缘性也得到了改善，以抑制电子隧穿。

图2. 半电池性能

因此，在有效抑制锂枝晶的情况下，LLZTO@Li₂S/LiSn|Li对称电池在0.2和0.4 mA cm^-2的条件下分别表现出1500小时和700小时的优异的长期锂沉积/剥离性能。

此外，LFP|LLZTO@Li₂S/LiSn|Li全电池也表现出显著的循环性能（在1C下循环100次后容量保持率为99.8%）和倍率特性（在0.1C下为160.6 mAh g^-1，1C下为116.3 mAh g^-1）。这种简便而有效的方法可以为消除界面问题和实现无枝晶锂金属电池提供可行的策略。

图3. 全电池性能

In-situ construction of multifunctional interlayer enabled dendrite-free garnet-based solid-state batteries. Nano Energy 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108416

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纪效波Nano Energy：原位构建多功能夹层实现无枝晶固态电池

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