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近年來，在室溫和溫和溫度下工作的全固態(tài)電池（ASSB）已經(jīng)表現(xiàn)出令人鼓舞的性能。然而，適用于零下溫度的界面的動(dòng)力學(xué)屬性仍然未知，限制了低溫界面的設(shè)計(jì)和操作。

在此，中科院物理所Fan Wu構(gòu)建并研究了許多陰極界面，以解鎖低溫所需的關(guān)鍵界面特征。

文章要點(diǎn)

1）LiNi_0.90Co_0.05Mn_0.05O₂ (Ni90) 和 Li₆PS₅Cl (LPSC) 硫化物固體電解質(zhì) (SE) 之間的不穩(wěn)定界面導(dǎo)致不利的陰極電解質(zhì)界面 (CEI) 和鋰離子在 CEI 上的傳輸緩慢。

2）插入Li₂ZrO₃（LZO）涂層后，由于界面反應(yīng)受到抑制，Ni90@LZO/硫化物SE界面的活化能可以從60.19 kJ mol^?1降低到41.39 kJ mol^?1。通過用Li₃InCl₆(LIC)鹵化物SE取代LPSC SE和LZO涂層，可以獲得高度穩(wěn)定的界面和較低的激活能(25.79 kJ^?1)，從而實(shí)現(xiàn)了Ni90/LIC/LPSC/Li-In ASSB在?30°C下的容量保持率(26.9%)的提高。

3）理論計(jì)算表明，具有高離子電導(dǎo)率和低能壘的陰極/硒界面有利于鋰離子通過界面的傳導(dǎo)和鋰離子在陰極/界面上的轉(zhuǎn)移。這些關(guān)鍵性的認(rèn)識(shí)可以為ASSB中的低溫界面設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

Pushun Lu, et al, Superior Low-Temperature All-Solid-State Battery Enabled by High-Ionic-Conductivity and Low-Energy-Barrier Interface, ACS Nano, 2024

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07023