陈永/李元勋/陈大明AFM：构建多功能夹层实现固态锂电超高临界电流密度

全固态锂电池（ASSLBs）表现出高能量密度和安全性的巨大优势，被认为是下一代储能系统。然而，由于固态电解质（Li_6.25Ga_0.25La₃Zr₂O₁₂，LGLZO）和锂负极之间接触不良，以及低临界电流密度（CCD），这阻碍了石榴石基ASSLBs的成功商业化。

图1. ITO薄膜的制备和表征

佛山科学技术学院陈永、电子科大李元勋、海南大学陈大明等通过一种简单、方便、经济的超声波喷涂技术，在LGLZO颗粒上喷涂了铟锡氧化物（ITO：90重量％In₂O₃，10重量％SnO₂）改性层。由于ITO层和熔融锂之间的反应，一个由Li₁₃In₃、Li₂O和LiInSn组成的多功能夹层成功地在锂和LGLZO之间构建。

基于各种实验工具和密度泛函理论（DFT）计算，作者发现，LiInSn作为Li和SSE之间的粘结剂，保证了负极和电解质之间的良好接触，而Li₁₃In₃调整了电场分布，促进了锂原子的扩散，从而使Li均匀沉积。此外，由于Li₂O的电子绝缘性和对Li的绝对稳定性，它能够防止Li⁺的还原，并抑制Li枝晶的生长。

图2. 室温下对称电池的性能

因此，这种精心设计的界面大大降低了界面电阻，只有5.9 Ω cm²。更特别的是， ITO处理的对称电池的临界电流密度在室温下令人惊讶地增加到12.05 mA cm^-2，这是目前石榴石基SSB中的最高值。此外，Li/ITO@LGLZO/Li电池在2 mA cm^-2的循环条件下保持了2000小时以上的稳定运行，没有明显的极化电压波动。Li/ITO@LGLZO/LiFePO4(LFP)全电池在0.2C的条件下也能提供超过200次的循环寿命。这种独特的多功能夹层结构可能为解决SSB的界面困难问题开辟一条途径。

图3. Li/ITO@LGLZO/LFP电池的性能

Constructing a Multifunctional Interlayer toward Ultra-High Critical Current Density for Garnet-Based Solid-State Lithium Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202300319

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陈永/李元勋/陈大明AFM：构建多功能夹层实现固态锂电超高临界电流密度

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