由于较高的安全性、较高的能源密度,全固态Li金属电池受到了广泛关注。但是固体电解液中的Li枝晶生长会抑制其应用,目前人们通常通过降低界面电阻改善Li枝晶问题,但是通常会忽略本征的固体电解液(SSE)抑制枝晶生长。有鉴于此,马里兰大学王春生、范修林等报道了Li枝晶生长机理,报道了一种免于形成Li枝晶的SSE方法。
为了获得较高的抑制Li枝晶生长效果,固体电解液需要较高的热力学稳定性,对Li有较高的界面能,较低导电性、较高的导离子性。作者通过cold‐pressed方法制备Li3N-LiF复合结构,验证其抑制Li枝晶生长的性能,发现较高导离子性能的Li3N缓解了Li的电镀/剥离过电势,高界面能的LiF通过增强成核能抑制枝晶、抑制Li浸入SSE中。
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Li3N-LiF修饰的Li3PS4 SSE展现了在较高容量6 mAh cm-2中仍然有破纪录的>6 mA cm-2电流密度。库伦效率结果显示,在150次循环后,电池的库伦效率仍保持99 %。该电池设计方法为发展高能量全固态Li金属电池提供了有效方案。
参考文献
Xiao Ji, Singyuk Hou,, Pengfei Wang, Xinzi He, Nan Piao, Ji Chen, Xiulin Fan*, Chunsheng Wang*
Solid‐State Electrolyte Design for Lithium Dendrite Suppression, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202002741
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202002741