复旦夏永姚等AFM：界面涂一涂！实现贫锂高性能/热稳定性固态锂金属电池

钠超离子导体(NASICON)型Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃(LATP)是最有前景的固态电解质(SSEs)之一，因为它具有高锂离子电导率、高空气稳定性、并且成本低。然而，由于LATP与锂金属的高度不相容性，LATP的应用较少。

复旦大学夏永姚、新加坡材料研究工程研究所Xiaowei Wang等提出了一种简便且廉价的喷涂方法，以在LATP上构建一个商业氮化硼基脱模剂(BNRA)的薄3D有机/无机复合层。

图1. BNRA界面层的制备和表征

BNRA界面层具有出色的机械强度和可观的柔韧性，可将LATP与锂负极的还原隔离开来，结果BNRA修饰的LATP在脱锂过程后没有检测到Ti⁴⁺的还原产物，证明它可以解决LATP的锂不相容问题。此外，BNRA中的N原子高度亲锂，允许在Li/BNRA-LATP界面上原位形成Li-N，从而在LATP电解质和锂负极之间形成稳定的Li⁺离子导电介质。

图2. 对称电池性能

因此，与在贫锂锂/锂对称电池（2 µm）中无法支持锂剥离-沉积过程的裸LATP相比，BNRA-LATP运行时间约为1800小时。组装的贫锂LiFePO₄(LFP)/BNRA-LATP/Li固态电池在0.5 C时提供了150.9 mAh g^–1的比容量，经过500次循环后容量保持率为92.0%。

此外，BNRA层通过快速的面内热分散消除了基于LATP的固态电池的热失控风险。这项工作展示了一种针对锂不相容性和热失控问题的简便LATP保护策略，并确定了界面形成机制，实现了对高性能低成本SSE的追求。

图3. 全电池性能

Boron Nitride-Based Release Agent Coating Stabilizes Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3/Li Interface with Superior Lean-Lithium Electrochemical Performance and Thermal Stability. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202201136