张久俊院士/蒋永Nano Energy：低成本快速实现高性能石榴石基固态锂金属电池

石榴石基固态锂金属电池（SSLMBs）因其高能量密度、宽工作温度、高安全性而被认为是电动汽车和大型储能系统的候选电源。然而，石榴石/锂金属负极界面的差润湿性、大界面阻抗和循环过程中锂枝晶生长的渗透性限制了SSLMBs的实际应用。

上海大学张久俊院士、蒋永等通过快速（约 5 分钟）液相沉积方法在固态Li_6.75La₃Zr_1.75Ta_0.25O₁₂ (LLZTO)电解质表面制备了SnS₂超薄膜。然后，通过熔融的Li和SnS₂之间的转化反应，原位构建Li₂S/Li_xS_n混合离子/电子导电层。

这种混合导电层可以显著降低界面阻抗，确保锂/石榴石界面的紧密接触并抑制锂枝晶的生长。其中，Li_xS_n可以提供均匀的电场分布，缓冲电池充放电过程中的体积变化。同时，Li₂S显示出高离子电导率（10^-5 S cm^-1），可以在混合改性层内提供快速的Li⁺扩散路径。

图1 材料制备及表征

因此，采用Li₂S/Li_xS_n改性层的Li对称电池表现出47 Ω cm²的低界面电阻和超过1000次循环的长寿命。此外，采用这种锂/石榴石界面组装的LiFePO₄基全电池显示出优异的循环和倍率性能。

这些结果证明了所提出的固态石榴石电解质改性策略的可行性，并为开发高性能固态电池铺平了道路。

图2 对称电池性能

A fast and low-cost interface modification method to achieve high-performance garnet-based solid-state lithium metal batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106643

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张久俊院士/蒋永Nano Energy：低成本快速实现高性能石榴石基固态锂金属电池

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