西安交大《Nano Letters》：复合固态锂电池领域取得新进展

来源：材料科学与工程

传统锂离子电池中有机电解液在高温下的易挥发性和可燃性给动力电池带来严重的安全隐患，而且电池中不可控的锂枝晶生长使锂电池存在短路风险。采用固态电解质替代传统有机液态电解质不仅能够提高电池的安全性，而且有助于增加锂电池的能量密度和功率密度。然而，固态电解质与电极之间的界面接触问题（如界面阻抗，界面反应）是固态电解质实用化进程中亟待解决的重要课题。针对上述问题，西安交通大学化工学院唐伟教授团队与新加坡国立大学化学与生物工程系郑光远助理教授、北京航空航天大学缪奶华副教授合作，联合报道了一种3Li2P⸱2P2S5-LiTFSI-PVDF复合固态电解质（SLCSE）。该复合固态电解质在电池充放电过程中，能够在锂金属负极表面原位生成一种含Li2S修饰的界面层。实验结果显示该界面层能够减缓复合固态电解质中PVDF的分解。结合理论计算发现该界面层还可以同时提升复合固态电解质与电极之间的界面接触性能，并降低锂离子通过界面层的势垒，有效改善了锂在负极的沉积均匀性，从而抑制锂枝晶的生长。这项工作展示了一种在固态电解质和锂负极之间原位生成界面层的新策略，为解决固态电解质与电极之间的界面接触问题提供了新方法。近日，该研究成果以“Stabilizing a Lithium Metal Battery by an In Situ Li2S‑modified Interfacial Layer via Amorphous-Sulfide Composite Solid Electrolyte”为题发表在国际权威期刊《纳米快报》上（Nano Letters，影响因子11.238）。