​中南纪效波AFM:通过锂改性稳定固态电池的锂/石榴石界面

​中南纪效波AFM:通过锂改性稳定固态电池的锂/石榴石界面
石榴石固态电解质(SSEs)具有优异的离子导电性和出色的(电)化学稳定性,已成为固态电池(SSBs)的理想候选材料。然而,锂与石榴石界面的接触恶化仍是导致锂枝晶传播的一大挑战。
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图1设计思路
中南大学纪效波等提出了一种通过在锂金属中加入Sr3N2来增强石榴石SSE与Li的粘附性的方法。密度泛函理论(DFT)计算表明,Li-Sr-N(LSN)复合材料降低了锂/石榴石的界面形成能,从而使锂/石榴石界面从接触不良转变为紧密结合,并实现了均匀的Li+通量和电场分布。同时,生成的Li3N和LiSrN以其强大的锂吸附亲和力和快速的Li+转移动力学而著称,它们能积极地控制锂沉积过程。
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图2对称电池性能
因此,这种合理的设计显著降低了界面阻抗(4.5 Ω cm2),提高了临界电流密度(1.3 mA cm-2),并增强了循环稳定性(0.3 mA cm-2时为1200 h)。此外,LFP|石榴石|LSN全电池还表现出卓越的循环性能(1 C下循环200次后容量保持率达 95.9%)和良好的倍率能力(0.1 C下为150.2 mAh g-1,1 C下为134.9 mAh g-1)。这项研究为锂改性提供了新的视角,可抑制石榴石/锂界面劣化,并为未来基于石榴石的高性能固态电池的发展奠定了基础。
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图3全电池性能
Restrained Li|Garnet Interface Contact Deterioration Manipulated by Lithium Modification for Solid-State Batteries. Advanced Functional Materials 2024. DOI: 10.1002/adfm.202314994

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