直接跟蹤固態(tài)電解質(zhì)/電極界面的結(jié)構(gòu)和成分演變并妥善解決界面問(wèn)題對(duì)于提高固態(tài)鋰金屬電池(SSLMB)的性能至關(guān)重要。
近日，香港科技大學(xué)Tianshou Zhao，Baoling Huang，Jing Sun使用原位透射電子顯微鏡(TEM)研究了Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(LAGP)與鋰負(fù)極之間界面的結(jié)構(gòu)演變。
文章要點(diǎn)
1）研究人員發(fā)現(xiàn)鋰與原始LAGP之間的反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致持續(xù)的體積膨脹和接觸損失，即使不施加電壓也是如此。為了穩(wěn)定界面，研究人員構(gòu)建了一種多層固體電解質(zhì)，其中LAGP涂有聚合物電解質(zhì)(P-DOL)，使界面層在整個(gè)鋰化過(guò)程中保持其原始形貌。此外，P-DOL促進(jìn)界面處富LiF的形成，抑制了LAGP的電子傳輸和體積膨脹，這進(jìn)一步得到了低溫透射電子顯微鏡和模擬分析的證實(shí)。
2）獨(dú)特的多層電解質(zhì)的有效性和循環(huán)性能在各種電池中都得到了證實(shí)，即使在高速率（10 C）、高活性材料負(fù)載（11.7 mg cm-2）、寬電壓范圍（2.8-4.45 V）和溫度范圍從-20到50 °C等惡劣的測(cè)試條件下也是如此。
3）研究人員通過(guò)應(yīng)用相同的界面改性方法，還制備了具有高離子電導(dǎo)率和界面穩(wěn)定性的LLZTO基（Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12）電解質(zhì)。
這項(xiàng)工作為研究固固界面的接觸反應(yīng)和失效機(jī)制提供了寶貴的指導(dǎo)，最終促進(jìn)了高性能SSLMB的設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)
Jin Li, et al, Stabilizing LAGP/Li interface and in-situ visualizing the interfacial structure evolution for high-performance solid-state lithium metal batteries, Energy Environ. Sci., 2024
DOI: 10.1039/D4EE02075H
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d4ee02075h
