界面驱动相稳定性策略实现共烧结复合负极构筑本质安全型全固态电池

本刊推荐：本研究深入探讨了基于Li4Ti5O12（LTO）与氧化物固态电解质（SE）的共烧结行为，揭示了Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3（LATP）因热力学驱动引发相分解的机制，而Li0.33La0.56TiO3（LLTO）展现优异兼容性。通过构建(LTO+LLTO)|LATP双层结构，为开发高安全性全固态电池（ASSBs）提供新范式。

　　

Composite anodes strategy for NASICON-type ASSBs

如图1a和表S1所示，LATP电解质采用典型的NASICON型结构（空间群：R3c），平均粒径约300纳米（图1b）。通过冷烧结工艺和后退火制备的LATP陶瓷 pellets 展现出1.0×10^?3 S cm^?1的室温离子电导率（图1c）。实际上，离子电导率并非LATP实际应用的主要限制因素，而与锂金属的界面不稳定性才是最关键挑战。

Conclusions

本研究全面阐述了LTO基复合负极与NASICON型全固态电池共烧结策略的可行性及局限性。研究发现LTO与LATP在共烧结过程中存在显著化学不相容性，主要驱动因素为锂化学势差和磷酸根（PO₄³?）的高反应活性。这些因素导致LTO+LATP复合材料在400°C以上发生连续相变，LTO分解为锐钛矿型TiO₂和锂缺失相。值得注意的是，当LTO+LLTO复合负极与LATP pellet共烧结时，LLTO的优先锂损失对LTO产生保护作用，有效维持其结构完整性。基于这些发现，我们成功在600°C下通过共烧结制备出集成式(LTO+LLTO)|LATP双层结构。该研究为固态电解质与负极材料的耦合提供了相演变和界面化学的关键见解，指导共烧结复合负极的理性设计，并展示了通向本质安全型全固态电池的有效路径。