浙大涂江平团队Nature子刊：全固态电池实用化的工业级解决方案！

第一作者：Han Su

通讯作者：Yu Zhong, 涂江平

通讯单位：浙江大学

论文速览

硫化物因其高离子电导率和可加工性而成为全固态锂金属电池的理想电解质材料。然而，负极/硫化物电解质界面的相容性问题阻碍了它们的实际实施。尽管先前的研究已经提出了相当多的策略来改善负电极/硫化物电解质界面稳定性，但工业规模的工程解决方案仍然难以实现。

本论文提出了一种新型的Li-Al-Cl分级结构（LACSS），通过应变激活的分离行为，实现了热力学上不利的Li/Li₉Al₄和Li/LiCl界面的稳定化，以提高负极/硫化物电解质界面的稳定性。

LACSS结构中，Li₉Al₄和LiCl在表面富集，形成坚固的固体电解质界面（SEI），而在内部中被Li金属稀释，构建了骨架。由于其独特的结构特性，LACSS显著增强了负极/硫化物电解质界面的稳定性。此外，研究还报道了应变激活的相分离现象，并提出了一种实用的负极/硫化物电解质界面工程的途径。

图文导读

图1：LACSS的制备过程、结构和组成表征。

图2：通过冷冻FIB-SEM/TEM技术展示了LACSS的相位分布。

图3：LACSS形成机制。

图4：裸锂和LACSS对称电池的电化学性能。

图5：通过SEM图像和AFM信号展示了LACSS对负极/SSE界面稳定性的影响。

图6：使用LACSS和裸锂作为负极的全电池的电化学性能。

总结展望

本研究成功开发了一种Li-Al-Cl分级结构，该结构通过应变激活的相分离机制，有效地提高了全固态锂金属电池负极/硫化物电解质界面的稳定性。LACSS的构建不仅增强了SEI的机械强度和Li⁺的传输动力学，还通过形成惰性骨架降低了Li成核电位，从而实现了更稳定的电池循环性能。

这项工作为全固态电池的实用化和工业化提供了新的思路和方法，有望推动下一代高能量密度电池技术的发展。

文献信息

标题：A scalable Li-Al-Cl stratified structure for stable all-solid-state lithium metal batteries

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48585-7

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