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Matter：理解混合離子-電子傳導(dǎo)引起的固態(tài)電解質(zhì)中金屬傳播

金屬滲透到固態(tài)電解質(zhì)（SE）中是阻礙固態(tài)電池實際應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。

美國加利福尼亞大學(xué)Gerbrand Ceder等人研究了SE的電子電導(dǎo)率可能導(dǎo)致SE內(nèi)金屬沉積和斷裂的條件。

作者確定了SE中空隙填充的三個不同階段（金屬沉積開始、金屬生長和金屬壓縮）。完成每個階段所需的時間是推導(dǎo)出來的，并且與空隙中沉積引起的壓力有關(guān)，當(dāng)空隙中產(chǎn)生的壓力大于SE材料可以承受的最大壓力時，負(fù)極附近SE中的微米級隔離空隙可以被金屬快速填充并破裂。

此外，作者系統(tǒng)地研究了空隙幾何形狀（孔徑、位置）、SE材料特性（離子/電子電導(dǎo)率和斷裂韌性）和電極化學(xué)勢對空隙中金屬沉積的影響。

圖1 SSB電池中的電位和電流密度分布

研究發(fā)現(xiàn)，負(fù)極電壓、電流密度和整體電池電位在確定SE中金屬沉積的脆弱性方面起著非常重要的作用。

基于上述分析，作者提出了兩種減少/防止電子電導(dǎo)驅(qū)動的金屬傳播的有效策略，包括表面涂層（或致密化）和負(fù)極合金化。

圖2 由空隙填充引起的連續(xù)開裂的示意圖

Understanding metal propagation in solid electrolytes due to mixed ionic-electronic conduction. Matter 2021. DOI: 10.1016/j.matt.2021.08.004

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