王海辉/王素清AFM：通过Kevlar芳纶纳米纤维保护涂层稳定固态电池中的金属负极界面

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王海辉/王素清AFM：通过Kevlar芳纶纳米纤维保护涂层稳定固态电池中的金属负极界面
Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP)固态电解质由于其具有较高的室温锂离子电导率、空气稳定性和经济性而引起了人们的广泛关注。然而，LATP 在下一代锂金属固态电池（SSB）中的实际应用因其与锂金属的高度不相容性而受到阻碍。
王海辉/王素清AFM：通过Kevlar芳纶纳米纤维保护涂层稳定固态电池中的金属负极界面
在此，清华大学王海辉教授，华南理工大学王素清研究员等人将凯芙拉芳纶纳米纤维（KANF）膜与通过原位聚合形成的固化电解质（SE）相结合构建LATP的SE@KANF保护层。该保护层不仅可以有效防止锂金属还原LATP，而且可以提供紧密的界面接触并限制不必要的电子传输。
结果显示采用SE@KANF层的锂对称电池可实现1.4 mA cm−2的超高临界电流密度，并在0.2 mA cm−2下稳定循环超过2000小时。此外，与磷酸铁锂正极匹配的全电池在 30 °C、0.1 C 条件下循环 180 次后，容量保持率达到 95%。
王海辉/王素清AFM：通过Kevlar芳纶纳米纤维保护涂层稳定固态电池中的金属负极界面
图1. SE@KANF-LATP的形貌结构表征
总之，该工作通过构建SE@KANF作为SSE|Li界面缓冲层，提出了一种稳定LATP|Li界面的简单有效的策略。SE@KANF层阻止了锂金属负极对LATP的还原，并为离子传输建立了一条连贯路径。除此之外，SE@KANF层保持较低的界面电子电导率，这有效地抑制了LATP内部的锂枝晶生长，有助于对称电池中实现 1.4 mA cm-2 的超高 CCD 和 0.2 mA cm-2 下 2000 小时以上的稳定循环。
此外，Li|SE@KANF-LATP|LFP SSB的首次放电比容量为159mAh g-1，在30℃、0.1C下循环180次后可逆容量为95%。因此，该工作提出了一种提高 LATP|Li 界面兼容性的可靠策略，并为对锂金属负极不稳定的SSE的应用提供了新的机会。
王海辉/王素清AFM：通过Kevlar芳纶纳米纤维保护涂层稳定固态电池中的金属负极界面
图2. Li|SE@KANF-LATP|LFP电池的电化学性能
Stabilizing Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3|Li Metal Anode Interface in Solid-State Batteries by Kevlar Aramid Nanofiber-Based Protective Coating, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202306748

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