燕大ACS Nano：固态锂金属电池中锂穿透固态电解质和死锂动力学的原位可视化

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燕大ACS Nano：固态锂金属电池中锂穿透固态电解质和死锂动力学的原位可视化
固态锂金属电池(SSLMBs)的两个最大优势是固态电解质(SSE)可抑制锂枝晶并实现高能量密度锂负极。然而，由于锂枝晶生长导致短路，LMBs并未达到预期。事实上，锂枝晶在SSE中比在液态电解质中更容易生长，但其原因尚不清楚。
燕山大学黄建宇、唐永福、张利强等人报道了通过原位透射电子显微镜观察到的锂枝晶穿透SSE和SSLMB中“死”锂的形成动力学。
燕大ACS Nano：固态锂金属电池中锂穿透固态电解质和死锂动力学的原位可视化
实验的直接证据表明，强大的电化学机械应力会在SSE中产生裂纹，并直接驱动锂穿透SSE。在沉积过程中，锂枝晶在每个放电循环中会从新位置成核，然后在接下来的充电循环中产生新的“死”锂，并且这个过程不断重复，从而造成锂源耗尽、库仑效率下降并最终导致SSLMB失效。
燕大ACS Nano：固态锂金属电池中锂穿透固态电解质和死锂动力学的原位可视化
图1 延时TEM图像显示锂枝晶穿透LLZTO并通过锂沉积生成LLZTO碎片
最后作者指出了缓解SSLMB中锂枝晶的潜在方向，即减小缺陷尺寸以增加SSE的机械应力，或降低SSE的电子导电性以缓解SSE中的锂成核。
燕大ACS Nano：固态锂金属电池中锂穿透固态电解质和死锂动力学的原位可视化
图2 延时TEM图像显示锂枝晶顶起LLZTO
In Situ Visualization of Lithium Penetration through Solid Electrolyte and Dead Lithium Dynamics in Solid-State Lithium Metal Batteries. ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c04864

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