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?華科余創(chuàng)AFM：SnF2誘導(dǎo)多功能界面穩(wěn)定的全固態(tài)鋰金屬電池

與傳統(tǒng)的液態(tài)電解液鋰離子電池相比，全固態(tài)鋰電池因其更高的安全性和能量密度而受到廣泛關(guān)注。鋰硫銀鍺礦材料具有高離子電導(dǎo)率、低晶界電阻和良好的機(jī)械性能，是一種前景廣闊的固態(tài)電解質(zhì)（SE）。然而，由于鋰硫銀鍺礦電解質(zhì)對裸鋰金屬陽極的化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性較差，阻礙了它們在全固態(tài)鋰金屬電池（ASSLMB）中的應(yīng)用。

圖1.?Li-SnF₂復(fù)合陽極的構(gòu)建及表征

華中科技大學(xué)余創(chuàng)等提出了一種簡單的策略，即通過商用SnF₂粉末與熔融鋰的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，合理設(shè)計(jì)出一種具有連續(xù)離子導(dǎo)電相的高性能Li-SnF₂復(fù)合陽極。研究發(fā)現(xiàn)，Li-SnF₂復(fù)合陽極在界面上形成了Li₂₂Sn₅合金和LiF的復(fù)合導(dǎo)電相。

此外，Li-SnF₂復(fù)合陽極/Li_5.5PS_4.5Cl_1.5界面還能誘導(dǎo)出均勻的LiCl固體電解質(zhì)相。原位EIS、XPS和SEM測試證實(shí)，采用Li-SnF₂復(fù)合陽極和Li_5.5PS_4.5Cl_1.5的電池顯示出均勻穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)/陽極界面，這是由于在固態(tài)電解質(zhì)/陽極界面上形成了復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)間相，從而保持了穩(wěn)定的界面和均勻的鋰沉積。

圖2.?對稱電池性能

受益于上述優(yōu)勢，在0.5 mA cm^-2的條件下，對稱電池表現(xiàn)出300小時(shí)以上的長時(shí)間穩(wěn)定循環(huán)性能。此外，LiNbO₃@NCM712/Li_5.5PS_4.5Cl_1.5/Li-10%SnF₂電池在0.1C條件下的初始放電容量高達(dá)170.9 mAh g^-1，在0.5C條件下循環(huán)500次后仍能保持72.9%的初始容量。總體而言，Li-SnF₂復(fù)合陽極的表面處理方法可制備具有優(yōu)異電化學(xué)性能的全固態(tài)鋰金屬電池。

圖3.?全電池性能

SnF2-Induced Multifunctional Interface-Stabilized Li5.5PS4.5Cl1.5-Based All-Solid-State Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2024. DOI: 10.1002/adfm.202314306

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