鋰鑭鋯氧化物（LLZO）被公認為對鋰金屬電極最穩定的固態電解質，但為穩定立方相LLZO而引入的摻雜劑可能被鋰金屬還原，從而破壞其熱力學穩定性。鑒于此，美國阿貢國家實驗室Sanja Tepavcevic等通過鋰金屬與鈮摻雜LLZO（Nb-LLZO）的還原反應，發現界面反應會向電解質體相縱深傳播，導致Nb5+深度還原分解。
本文要點：
（1）掃描透射電鏡結合能譜分析和熱重分析表明，還原主要源于氧空位形成，導電原子力顯微鏡證實其引發電子電導率上升。密度泛函理論計算揭示Nb-LLZO過量鋰化會促進氧釋放。
（2）多晶Nb-LLZO的電化學阻抗顯示鋰金屬界面處持續形成離子阻性界面相，而單晶在室溫下反應微弱且在60 ℃呈現自限制還原特性。該研究揭示了晶界在固態電解質破壞性反應傳播中的作用，并首次闡明LLZO中晶格氧參與的反應機制。
M. J. Counihan, Z. D. Hood, H. Zheng, T. Fuchs, L. Merola, M. Pavan, S. L. Benz, T. Li, A. Baskin, J. Park, J. H. Stenlid, X. Chen, D. P. Phelan, J. W. Lawson, J. G. Connell, J. Janek, F. H. Richter, S. Tepavcevic, Effect of Propagating Dopant Reactivity on Lattice Oxygen Loss in LLZO Solid Electrolyte Contacted with Lithium Metal. Adv. Energy Mater. 2025, 2406020.
https://doi.org/10.1002/aenm.202406020
