他,中南大学「国家杰青」/化工学院副院长,最新AFM!

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石榴石电解质Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12 (LLZTO)已经成为固态电池(SSBs)有前途的候选材料。
然而,Li+沉积不均匀和电子泄漏导致的锂枝晶问题,严重限制了石榴石基SSBs的应用。
基于此,中南大学纪效波教授在国际期刊Advanced Functional Materials发表题为《Harmonized Interphase Refinement for Robust Garnet Solid-State Batteries》的研究论文。
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图1:理想界面层的示意图及LSF(Li3Sb-LiF-Sb)复合界面层的制备过程
此项研究中,作者提出了一种高性能石榴石基SSB,以人造协调界面(LSF)来增强界面动力学和抑制电子穿透。
密度泛函理论(DFT)计算表明,与LLZTO和Li相比,具有较低界面能的Li3Sb促进了紧密结合的LLZTO|Li界面的形成。
此外,LiF的电子绝缘性质和优异的γE值有效地抑制了电子泄漏和枝晶渗透。
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图2:LLZTO-LSF的XRD图谱及Li-Sb-F系统相图
通过利用功能性LSF界面层成功实现了4.8Ω cm2的低界面电阻,并且Li|LLZTO-LSF|Li对称电池在0.3mA cm−2下表现出1200小时以上的长期锂沉积/剥离稳定性。
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图3:LFP|LLZTO-LSF|Li全电池的电化学性能
LFP|LLZTO-LSF|Li全电池还表现出出色的循环性能(在1C下200次循环后容量保持率为93.1%)。
因此,利用协同中间层已被认为是石榴石基固态锂电池发展的有效策略。
文献信息:Harmonized Interphase Refinement for Robust Garnet Solid-State Batteries, Advanced Functional Materials., 2024.

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