胡良兵等Nano Lett.: 稳定锂金属负极的无定形碳涂层3D固体电解质

固态电解质对于将具有安全、高能量密度的锂（Li）金属负极用于下一代储能技术具有重要意义。然而，长期循环过程中局部电流密度不均匀，导致锂负极不稳定和从电解质中脱落，极大地阻碍了锂离子电池的实际应用。

在此，美国马里兰大学胡良兵、Eric D. Wachsman等人报告了一种通过在石榴石型固态电解质上沉积无定形碳纳米涂层来维持稳定的锂金属/电解质界面的新方法。

在经过无定形碳涂层沉积后，金属Li与石榴石电解质具有良好的润湿性，且其镀Li过程中的成核过电位得到了显著降低。此外，碳纳米涂层提供电子和离子传导能力，这有助于使锂金属剥离和电镀过程均匀化。

图1. 渗入多孔石榴石电解质中的锂金属的形态比较

涂层后，作者发现锂金属/石榴石界面在 3 mA cm^-2的电流密度下显示出超过500小时的稳定循环性能，证明该界面具有出色的电化学机械稳定性。

Li-S电池测试也证实，石榴石框架中的这种无定形碳涂层正在改善锂沉积和全电池稳定性。这项工作表明无定形碳涂层可能是实现稳定的锂金属/电解质界面和可靠的锂金属电池的有前途的策略。

图2. 有无碳涂层固态电解质的电化学性能对比

Amorphous-Carbon-Coated 3D Solid Electrolyte for an Electro-Chemomechanically Stable Lithium Metal Anode in Solid-State Batteries, Nano Letters. 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01748

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.1c01748

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胡良兵等Nano Lett.: 稳定锂金属负极的无定形碳涂层3D固体电解质

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