石榴石型電解質具有優異的離子電導率和對鋰金屬的高(電)化學穩定性，在固態鋰電池領域具有廣闊的應用前景，但石榴石中鋰枝晶生長甚至滲透的關鍵問題限制了其實際應用。

在此， 青島大學郭向欣教授團隊通過BiOCl與Li金屬的轉化反應，在Li/Li_6.75La₃Zr_1.75Ta_0.25O₁₂界面原位構建了由Li₃Bi合金嵌套在反鈣鈦礦型Li₃OCl基體中的雜化層。這種中間層的親鋰性使石榴石與鋰金屬緊密接觸，保證界面電阻顯著降低至27 Ω cm²。

此外，內部具有電子導電性的Li₃Bi納米顆粒使界面電位分布均勻化，而外部具有5.06 eV帶隙的Li₃OCl離子導電性基質則阻止了電子從Li體中隧穿。得益于這種協同效應，鋰對稱電池顯示出1.1 mA cm^-2的高臨界電流密度，以及0.5 mA cm^-2的超長循環壽命1000小時。

圖1. DFT計算

總之，該工作利用BiOCl對Li的原位轉化反應，在LLZTO和Li金屬負極之間形成Li₃Bi@Li₃OCl雜化層。DFT計算和實驗結果表明，低界面能與雜化層的親鋰性質有關，保證了Li/LLZTO的無縫接觸，界面阻力大大降低，為27 Ω cm²。同時，Li₃Bi納米顆粒以5.06 eV的帶隙不連續分散在Li₃OCl基體中，可以有效抑制Li體的電子隧穿，抑制Li/LLZTO界面或晶界處的Li成核。基于此，LLZTO與鋰金屬的相容性大大增強，實現了1.1 mA cm^?2的高臨界電流密度，以及相應的鋰對稱電池在0.5 mA cm^?2下延長了1000小時的循環壽命。

此外，基于LLZTO的固體NCM/Li電池在30°C下循環150次后，容量保持率高達82%。因此，這種原位自發轉換策略構建具有親鋰和離子導電/電子阻隔性質的中間層，在增強石榴石對鋰金屬的相容性方面具有光明的前景。

圖2. 電池性能

In Situ Conversion Reaction Triggered Alloy@Antiperovskite Hybrid Layers for Lithiophilic and Robust Lithium/Garnet Interfaces Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202307701