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第一作者：Han Su

通訊作者：Yu Zhong, 涂江平

通訊單位：浙江大學

論文速覽

硫化物因其高離子電導率和可加工性而成為全固態鋰金屬電池的理想電解質材料。然而，負極/硫化物電解質界面的相容性問題阻礙了它們的實際實施。盡管先前的研究已經提出了相當多的策略來改善負電極/硫化物電解質界面穩定性，但工業規模的工程解決方案仍然難以實現。

本論文提出了一種新型的Li-Al-Cl分級結構（LACSS），通過應變激活的分離行為，實現了熱力學上不利的Li/Li₉Al₄和Li/LiCl界面的穩定化，以提高負極/硫化物電解質界面的穩定性。

LACSS結構中，Li₉Al₄和LiCl在表面富集，形成堅固的固體電解質界面（SEI），而在內部中被Li金屬稀釋，構建了骨架。由于其獨特的結構特性，LACSS顯著增強了負極/硫化物電解質界面的穩定性。此外，研究還報道了應變激活的相分離現象，并提出了一種實用的負極/硫化物電解質界面工程的途徑。

圖文導讀

圖1：LACSS的制備過程、結構和組成表征。

圖2：通過冷凍FIB-SEM/TEM技術展示了LACSS的相位分布。

圖3：LACSS形成機制。

圖4：裸鋰和LACSS對稱電池的電化學性能。

圖5：通過SEM圖像和AFM信號展示了LACSS對負極/SSE界面穩定性的影響。

圖6：使用LACSS和裸鋰作為負極的全電池的電化學性能。

總結展望

本研究成功開發了一種Li-Al-Cl分級結構，該結構通過應變激活的相分離機制，有效地提高了全固態鋰金屬電池負極/硫化物電解質界面的穩定性。LACSS的構建不僅增強了SEI的機械強度和Li⁺的傳輸動力學，還通過形成惰性骨架降低了Li成核電位，從而實現了更穩定的電池循環性能。

這項工作為全固態電池的實用化和工業化提供了新的思路和方法，有望推動下一代高能量密度電池技術的發展。

文獻信息

標題：A scalable Li-Al-Cl stratified structure for stable all-solid-state lithium metal batteries

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48585-7

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