具有自适应界面技术的无压力全固态锂金属电池

《Nature Sustainability》：Adaptive interphase enabled pressure-free all-solid-state lithium metal batteries

全固态锂金属电池通过动态自适应界面层解决电极与固态电解质接触问题，在低外部压力下实现优异循环性能，容量保持率达90.7%（2400次循环）和74.4%（300次循环）。

　　

摘要

全固态锂金属（Li°）电池（ASSLMBs）是一种极具前景的下一代储能技术，其采用不可燃的固态电解质提高了安全性，并具有更高的能量密度潜力。然而，阳极与固态电解质界面处空洞的形成和发展仍然是导致电池性能快速下降的主要问题。与传统界面设计策略不同，本文提出了一种动态自适应界面结构，通过可控方式迁移固态电解质中预先存在的阴离子来实现这一结构，从而使ASSLMBs在低外部压力下稳定运行。这种动态自适应界面能够随着Li°阳极体积的变化而进行调整，确保在低或零外部压力下Li°阳极与“刚性”固态电解质之间保持紧密的物理接触。实验结果表明，在1.25 mA/cm2的电流密度下，经过2400次循环后，采用这种结构的Li°全电池仍能保持优异的放电性能和90.7%的容量保持率；值得注意的是，在零外部压力条件下组装的软包电池在300次循环后仍能保持74.4%的容量保持率。本研究解决了Li°阳极与高模量固态电解质之间持续失去接触的关键问题，推动了ASSLMBs作为高能量、可持续电化学储能系统的实际应用。