全固态锂金属电池因其高安全性和高能量密度而受到广泛关注。然而，固态电解质（SSE）中锂枝晶的生长仍然阻碍了其应用。目前的研究主要集中在降低界面电阻上，往往忽略了SSE固有的枝晶抑制能力。

近日，马里兰大学王春生教授，Xiulin Fan报道了锂枝晶的形成机理，并提出了无锂枝晶的SSE标准。即为了实现高锂枝晶抑制能力，SSE应该具有热力学稳定性，较高的锂界面能，以及较低的电子电导率和较高的离子电导率。

文章要点

1）研究人员采用冷压Li₃N-LiF复合材料验证了无锂枝晶设计准则，其中高离子导电性Li₃N降低了Li电镀/剥离过电位，高界面能LiF通过提高成核能和抑制Li向SSE的渗透来抑制枝晶生长。

2）在Li₃PS₄ SSE上镀制的Li₃N-LiF层即使在6.0 mAh cm⁻²的高容量下也达到了创纪录的高临界电流（超过6 mA cm⁻²）。在150次循环中，库仑效率也达到了创纪录的99%。此外，Li₃N-LiF/Li₃PS₄ SSE使LiCoO₂正极在50次循环中达到101.6 mAh g⁻¹。

该设计原理为开发高能全固态锂金属电池开辟了新的契机。

Xiao Ji, et al, Solid-State Electrolyte Design for Lithium Dendrite Suppression, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202002741

https://doi.org/10.1002/adma.202002741