固态锂金属电池（SSLMBs）作为一种重要的能量存储技术，通过将锂金属负极（LMA）、高容量正极和不可燃固体电解质（SSEs）结合在一起，提供了高能量密度和安全性的可能性。然而，LMA/SSE界面润湿性差、SSE中Li枝晶容易生长等主要问题尚未解决。

基于此，同济大学Wei Luo，马里兰大学王春生教授，华中科技大学黄云辉教授，得克萨斯大学奥斯汀分校John B. Goodenough教授报道了通过使用功能梯度锂负极(FGLA)解决了这些问题，该负极是通过熔融的Li和AlF₃之间的自调节反应形成。

文章要点

1）由于Li/LiAl和Li/LiF界面能相差很大，熔融Li与AlF₃反应自发形成Li-LiAl-LiF组成梯度，LiAl降低界面电阻，LiF抑制Li枝晶。

2）FGLA不仅显著降低了FGLA/Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂ (LLZTO)石榴石SSE界面上的电阻至1 Ω cm^-2，而且使室温下的临界电流密度（CCD）大大提高到3.0 mA cm^-2以上。此外，与LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、硫和厚LiFePO₄正极（~2.8 mAh cm^-2）配对的全电池也表现出良好的循环性能。

FGLA的设计为安全和高能的SSLMBs提供了一个很好的途径。

参考文献

Tengrui Wang, et al, A self-regulated gradient interphase for dendrite-free solid-state Li batteries, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D1EE03604A

https://doi.org/10.1039/D1EE03604A