固态锂电池中可变形第二相诱导的界面形态发生机制研究

来自MIT的研究人员针对固态锂电池循环过程中锂-电解质界面空洞形成的难题，创新性地提出"界面自调控"概念。通过将锂与5-20%钠合金化，利用不混溶的钠相在界面动态聚集的特性，实现了低压条件下(<1MPa)稳定的电化学接触。该研究采用operando X射线断层扫描技术证实，钠相既能维持导电网络又不阻碍锂传输，为固态电池界面工程提供了新范式。

　　

在固态锂电池领域，锂金属与固态电解质界面发生的复杂形态演变(morphogenesis)严重制约电池性能，导致不均匀反应和接触失效。受生物形态发生现象启发，研究者开发出创新的界面自调控策略——通过引入可变形第二相(5-20 mol%钠)动态响应电-化学-机械(electro-chemo-mechanical)刺激。当含钠锂电极进行剥离(stripping)时，电化学惰性的钠会自发在界面富集，其优异的变形能力确保了紧密电接触，同时不阻碍锂离子传输。借助operando X射线断层扫描(X-ray tomography)和电子显微镜技术，研究团队观察到该机制能有效抑制界面空洞(voiding)形成，在低堆叠压力条件下显著提升循环稳定性。这种添加电化学惰性碱金属的反直觉策略，为固态电池界面工程开辟了新途径。