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研究概述

通过解决锂枝晶在固态电解质（SEs）中不受控制生长所引发的问题，可以显著增强全固态锂金属电池（ASSLMBs）的电化学性能。

基于此，2024年10月23日，上海交通大学崔立峰教授、悉尼科技大学汪国秀教授、香港城市大学陈晓东在国际期刊Energy & Environmental Science发表题为《The Construction of Multifunctional Solid Electrolytes Interlayers for Stabilizing Li₆PS₅Cl-based All-Solid-State Lithium Metal Batteries》的研究论文。

在此，研究人员构建了一种由微米级Li₆PS₅Cl（LPSC）和纳米级Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃（LATP）组成的复合物，作为LPSC-LATP中间层，夹在用于ASSLMBs的LPSC电解质之间。

这种制备方法发挥了电子阻挡功能，以降低与Li⁺离子反应形成负极所引发的和晶界（GBs）引发的枝晶的概率。

更重要的是，它还通过Li枝晶之间的高瞬态反应创造了局部消除Li枝晶的微环境，剩余的裂缝可以被分解产物动态有效地填充，从而显著抑制了Li枝晶的成核、传播和穿透，同时也有助于提高电池性能和稳定性。

采用这种方法，微调的LPSC-LATP（8S-2O）中间层使得对称的Li/LPSC/8S-2O/LPSC/Li电池在室温下实现了超过5 mA cm⁻²的超高临界电流密度（CCD），并在10 mA cm⁻²的电流密度下实现了超过1600小时的超长循环。

此外，采用商业LiCoO₂正极的ASSLMBs具有优异的耐久性，在1C（1.28 mA cm^-2）下经过1200次循环后，初始放电容量保持率高达85.6%，库仑效率（CE）超过99.6%。

这些实验电池展示了这种SEs结构在ASSLMBs商业化应用中的前景。

图文解读

图1：LPSC-LATP复合电解质的制备和结构表征

图2：LPSC-LATP抑制Li枝晶的实验结果

图3：LPSC-LATP在全固态电池中的电池性能和稳定性

文献信息

The Construction of Multifunctional Solid Electrolytes Interlayers for Stabilizing Li₆PS₅Cl-based All-Solid-State Lithium Metal Batteries, Energy & Environmental Science, 2024.

原创文章，作者：zhan1，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/10/25/d6fa394ad9/

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