重大王荣华/徐朝和AFM：具有高离子导电性和界面润湿性的复合锂负极

随着对高能安全电池的迫切需求，Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂（LLZTO）型固态锂金属电池得到了快速发展。然而，Li/LLZTO界面接触不良和循环过程中由于锂的本征Li⁺扩散系数较低而导致的电接触损失导致的枝晶状锂生长严重阻碍了其实际应用。

图1. Li/LLZTO和Li-GaP/LLZTO的界面接触示意图

重庆大学王荣华、徐朝和等从降低锂的表面张力和改善锂离子扩散的角度出发，通过熔融锂与GaP粉末反应制备了具有高润湿性和高离子导电相Li3P的复合锂阳极（CLA）。GaP的加入能有效降低熔融锂的表面张力，改善CLA与LLZTO的初始界面接触。

同时，与LiF和Li₃N相比，Li₃P具有较高的离子电导率（室温下为 10^-4 S cm^-1）和界面能（45.64 meV Å⁻²）。因此，Li₃P可将体相锂离子快速输送到CLA/LLZTO界面，确保在大面积容量和长期循环条件下的紧密界面接触。

图2. 半电池性能

此外，生成的Li₂Ga合金可作为锂的成核位点，降低锂的成核电位，促进锂的均匀沉积。因此，组装的对称电池具有4.5Ω cm²的低面积比电阻、2.5 mA cm⁻²的大临界电流密度和5700 h的超长寿命（0.3 mA cm⁻²，25°C）。同时，LiFePO₄阴极与全电池耦合后，在1C下循环490次后容量保持率高达97.32%。该工作为固态锂金属电池的界面问题提供了一种新的解决方案。

图3. 全电池性能

Superionic Conductor Enabled Composite Lithium with High Ionic Conductivity and Interfacial Wettability for Solid-State Lithium Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202309751

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