物理所吴凡AM：原位构建SEI，全固态锂金属电池1000圈循环！

全固态电池（ASSBs）已被广泛认为是下一代储能装置/技术。然而，在严重的界面反应、锂枝晶生长和大界面电阻等方面，实现基于锂金属负极的ASSB是一个巨大挑战。

中科院物理所吴凡等通过原位形成含有Li₃PS₄的固体电解质中间相（SEI）层，在硫化物-聚环氧乙烷（PEO）复合固态电解质（CSE）和锂金属之间构建了一个超稳定且动力学上有利的界面。

图1. 材料制备

具体而言，首先通过Li₂S、S和P₂S₅的溶液反应合成聚硫酸锂（LPS），然后将其直接溶于乙腈溶剂，并通过简单的搅拌过程均匀分布在PEO基体中。研究显示，LPS添加剂与锂的高反应性可诱导在CSE/Li界面快速形成高锂离子导电、电子绝缘、化学/电化学稳定、机械相容的Li₃PS₄/Li₂S/LiF SEI，从而使界面电阻较小，并实现均匀的锂沉积。

图2. 对称电池性能

因此，采用LPS集成的CSE的Li/Li对称电池在循环过程中表现出几乎恒定的10 Ω cm²的小CSE/锂电阻，在电流密度为0.2 mA cm^-2下具有3475h的稳定循环，在60℃时的临界电流密度高达0.9 mA cm^-2。此外，令人印象深刻的电化学性能也表现在全固态锂金属电池上，在1C下循环1000次后，容量高达127.6 mAh g^-1。

图3. 全电池性能

Long-Life Lithium-Metal All-Solid-State Batteries and Stable Li Plating Enabled by In-situ Formation of Li3PS4 in SEI Layer. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202203281

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物理所吴凡AM：原位构建SEI，全固态锂金属电池1000圈循环！

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