林应斌/洪振生Adv. Sci.: Si纳米颗粒锂化吞噬全固态电池中的锂枝晶

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林应斌/洪振生Adv. Sci.: Si纳米颗粒锂化吞噬全固态电池中的锂枝晶
全固态锂电池（ASSLBs）因其高能量密度、高安全性和优异的循环稳定性而被公认为后锂离子电池时代的最有希望的候选者。然而，由于各种不确定的物理和化学问题导致锂枝晶的不可避免的生长限制了其应用。
林应斌/洪振生Adv. Sci.: Si纳米颗粒锂化吞噬全固态电池中的锂枝晶
在此，福建师范大学林应斌教授、洪振生教授及德国科隆大学Sanjay Mathur等人提出了一种将Si纳米颗粒填充到固体电解质中，通过与Li枝晶的锂化效应来吞噬和锚定Li枝晶的策略。
结果表明，Si纳米颗粒可以与相邻的具有强电子传输能力的锂枝晶共同锂化。这种作用可以抑制锂负极界面处锂枝晶的形成，也可以将尖端锂吞噬到固体电解质内部，从而抑制其纵向生长以避免固体电解质被击穿，从而显著提高ASSLB的循环寿命。
林应斌/洪振生Adv. Sci.: Si纳米颗粒锂化吞噬全固态电池中的锂枝晶
图1. Si纳米颗粒在界面处的变化
作为概念验证，作者首次构建了具有不对称结构的Li6.7La3Zr2Al0.1O12（LLZA）-PEO/Si-PEO电解质/LLZA-PEO的新型夹层结构固体电解质，并在Li/LiFePO4电池中展示了1800小时以上稳定的锂沉积/剥离以及明显改善的循环稳定性，在1C下150次循环后可逆容量达到111.9 mAh g-1。
此外，Si-PEO电解质在夹层中的锂化也得到了验证。制备的软包电池表现出相当的循环稳定性，并且可以进行折叠和切割，这表明这种简单而有效的策略在ASSLB中的应用前景广阔。
林应斌/洪振生Adv. Sci.: Si纳米颗粒锂化吞噬全固态电池中的锂枝晶
图2. 新型夹层结构固体电解质的构建及固态电池性能
Swallowing Lithium Dendrites in All-Solid-State Battery by Lithiation with Silicon Nanoparticles, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103786

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