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全固態(tài)鋰金屬電池 (ASSLMB) 在高能量密度和增強(qiáng)安全性方面顯示出巨大潛力。然而，無法控制的枝晶生長和有限的循環(huán)穩(wěn)定性仍然阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。

在此，浙江大學(xué)韓偉強(qiáng)教授、韓高榮教授等人通過引入硝酸鋰（LiNO₃）在聚（環(huán)氧乙烷）（PEO）基固體電解質(zhì)和鋰負(fù)極之間原位誘導(dǎo)了穩(wěn)定的富含Li₃N-LiF的界面。

結(jié)合表面表征和分子動力學(xué)模擬研究表明，作者揭示了LiNO₃的添加促進(jìn)了雙（三氟甲基磺?；﹣啺蜂嚕↙iTFSI）的分解，從而優(yōu)先形成 LiF。富含 Li₃N-LiF的界面極大地改善了固體電解質(zhì)和鋰負(fù)極之間的界面接觸，從而實(shí)現(xiàn)了均勻的鋰沉積。

圖1. 添加LiNO₃前后固態(tài)電解質(zhì)的表征

添加LiNO₃后，PEO基電解質(zhì)的臨界電流密度可以提高到> 0.9 mA cm^-2的高值。同時與LiFePO₄正極結(jié)合組裝的ASSLMB顯示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和庫侖效率 (CE)，尤其是在0.5 C時，初始CE高達(dá)94.12%。

即使與高電位NCM111正極配對也可以提高電化學(xué)性能，在0.3 C下200次循環(huán)后容量保持率為91.4%。此外，這項(xiàng)工作從阻抗和過電位之間的關(guān)系的角度說明了ASSLMB中界面改性的重要性。

圖2. 固態(tài)LiFePO₄電池的電化學(xué)性能

Stable All-Solid-State Lithium Metal Batteries with Li₃N-LiF-Enriched Interface Induced by Lithium Nitrate Addition, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.09.002

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浙大韓偉強(qiáng)/韓高榮EnSM：硝酸鋰誘導(dǎo)的穩(wěn)定全固態(tài)鋰金屬電池的富Li3N-LiF界面

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