徐骏/宋虎成AEM：可在150℃高温下运行的长循环固态锂金属电池！

高能量的可充锂离子电池，特别是固态锂金属电池，除了追求在低温下运行外，越来越需要在高温下运行。然而，在锂负极和固态电解质（SSE）界面上臭名昭著的化学和电化学反应使这些电池在高温下几乎失去了所有的容量和功率。

南京大学徐骏、宋虎成等通过构建一个稳定、高离子导电的熔盐界面（MSI），获得了一种在高温下运行的安全和长循环寿命固态Li-CO₂电池。

图1 固态锂金属电池在高温下的应用场景和挑战

该电池由锂负极、带有薄型三元硝酸盐熔融盐界面（MSI）的LAGP-电解质和Ru基正极组成。具有良好化学稳定性和高锂离子电导率的MSI可以有效地改善界面接触，抑制锂负极和LAGP-电解质在高温下的界面反应和热失控，从而使固态对称锂电池具有超低的界面阻抗（≈15 Ω）和放电/充电过电位（≈15 mV）。值得注意的是，MSI涂层的LAGP电解质可以构建一个超平和连续的表面，从而在高温循环中实现均匀的锂沉积剥离层。

图2 LAGP颗粒和MSI改性LAGP颗粒的表征

因此，在0.1 mA cm^-2的条件下，对称锂电池显示出600小时以上的卓越循环稳定性。采用Ru催化剂组装的固态Li-CO₂电池表现出创纪录的稳定性，即使在150℃高温下，在容量限制为500 mAh g^-1和电流密度为500 mA g^-1时仍能稳定循环980次。此外，基于MSI的Li-CO₂电池可以通过直接捕获和转换太阳能而在室温下进一步运行，并显示出低充电电位（≈3.0V）和稳定的循环稳定性，在太阳照射下，在500 mAh g^-1和500 mA g^-1条件下循环超过150次。总之，该电池为开发在高温下工作的高能量和安全储能装置铺平了道路。

图3 固态Li-CO₂电池的循环性能和放电产物的表征

A High-Energy Long-Cycling Solid-State Lithium-Metal Battery Operating at High Temperatures. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201866

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