最新AM：50mg/cm2高负载室温无负极全固态电池！

采用无负极电极的全固态电池（ASSBs）已经引起了整个电池界的关注，因为它们提供了具有竞争力的能量密度和显著改善的循环寿命。然而，无负极电极的复合基体对锂离子的扩散造成了很大的障碍，并抑制了室温下的运行。

现代汽车公司高级电池开发团队Sangheon Lee、首尔大学Jang Wook Choi等利用金属氟化物的转化反应（在该反应中形成的金属纳米域会诱发与锂离子的合金化反应），以实现均匀和可持续的锂（脱）镀。

图1. 镀锂过程中各种金属氟化物的转化

研究显示，金属氟化物（MFx）与锂的转化反应先产生氟化锂 (LiF)，然后金属M按此顺序继续形成锂金属合金(Li-M)。因此，无负极的复合层受到LiF的保护，而合金反应会促进均匀的Li沉积，其中金属作为成核的种子。

在此，作者评估了各种金属氟化物，发现锂沉积的动力学和行为在很大程度上受到Li-M反应机制的影响，考虑到施加较低成核障碍的固溶反应对于方便和均匀的锂沉积来说更为理想，氟化银（AgF）与其他金属氟化物相比具有优势。此外，转换反应产生的LiF减轻了锂枝晶的肆意生长以及金属Ag纳米域的聚集，促进了循环过程中均匀和可持续的锂（脱）镀。

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图2. 在MFx基电极上镀锂的示意图

受益于上述优势，基于AgF的全电池在25°C下实现了可靠的循环，即使是9.7 mAh cm^-2的超高面积容量（LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的面负载=50 mg cm^-2）。总之，这项系统的研究通过提供一个有用的电极设计原则，扩大了将硫化物基ASSBs推进到更可靠和更有竞争力的水平的机会范围：在稳定的基体中微观分布的反应性金属域能够实现高度稳定的锂（脱）镀。

图3. 全电池性能

Room-Temperature Anode-less All-Solid-State Batteries via the Conversion Reaction of Metal Fluorides. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202203580

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