ACS Energy Letters：多功能界面实现高倍率、长寿命锂金属电池

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ACS Energy Letters：多功能界面实现高倍率、长寿命锂金属电池
电解质中的锂枝晶生长是石榴石型固态电解质基固态电池商业化的主要障碍之一。
韩国首尔大学Kisuk Kang等提出了一种多功能夹层，该夹层可以在相对较低的温度下简单且经济地应用于固态电池系统，并且能够克服界面和电子导电性的关键问题，从而在实用高电流密度下实现显著改善的循环稳定性。
ACS Energy Letters：多功能界面实现高倍率、长寿命锂金属电池
这里利用SnF2和锂金属之间的化学转化反应，通过简单的一步金属氟化物（SnF2）湿法涂层，即可产生由LiF和金属锂合金（Li−Sn）组成的多功能界面。
研究显示，包含Li−Sn合金的共形LiF薄层可以有效地形成在固态电解质的表面，以增强与锂金属的粘附力，从而降低界面电阻，并防止高电流密度时的短路；而Li-Sn合金则可加速界面处锂扩散的动力学，并抑制连续循环过程中空隙和孔隙的形成。

ACS Energy Letters：多功能界面实现高倍率、长寿命锂金属电池

图1. SnF2修饰界面的形态和化学表征
结果，受益于这种人工夹层，锂对称电池在25°C下具有2.4 mA cm-2的超高临界电流密度，并可以在0.5 mA cm-2 cm-2和1.0 mA cm-2下分别实现超过1000小时和300小时的出色循环稳定性。此外，基于LFP和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极的全固态电池进一步证实了这些特性，在1.0 mA cm-2下可提供超过600次循环的稳健循环寿命，这是迄今为止报道的室温下最高性能。
这种策略可广泛适用于其他固态电解质，因为它具有简便的低温工艺。此外，它还可以进一步扩展到其他基于转化的金属氟化物，并有望加速石榴石型固态电解质在全固态电池中的实际应用。

ACS Energy Letters：多功能界面实现高倍率、长寿命锂金属电池

图2. 固态锂金属全电池性能
Multifunctional Interface for High-Rate and Long-Durable Garnet-Type Solid Electrolyte in Lithium Metal Batteries. ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02332

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