批量至界面的氟化处理技术，用于制备稳定且低压运行的全固态锂金属电池

《Nature Communications》：Bulk-to-interface fluorination for stable and low-pressure all-solid-state lithium metal batteries

　　

摘要

全固态锂金属电池因其高比能量和增强的安全性而被广泛认为是有前景的下一代储能系统。然而，其实际应用受到高堆叠压力和较差电化学性能的阻碍。在这里，我们利用氟原子的快速热力学扩散特性，设计了一种核壳结构的硫化物电解质Li_5.4PS_4.4Cl_1.4F_0.2-0.2LiF，该电解质具有50纳米厚的LiF纳米壳层和富氟的基体。在电化学过程中，氟原子扩散进入LiNi_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂正极晶格中，增强了结构的稳定性并减少了机械化学失效；同时，LiF纳米壳层通过自发的氟化扩散作用稳定了锂金属负极与正极之间的界面。因此，全电池表现出良好的电化学性能，包括长循环寿命、高电压稳定性和在宽温度范围内的可靠运行。此外，在2.5兆帕的低堆叠压力下运行的全固态软包电池在350次循环（1 C）后仍能保持85%的容量，并实现了超过400瓦时/千克的高比能量（基于固体电解质、锂金属和正极材料）。这种从基体到界面的氟化策略有效减少了机械化学失效，为开发低压、长寿命和高能量的全固态电池提供了一条新的途径。