三星Nature子刊：高性能软包准固态锂电，寿命超800次，比能量达680Wh/L！

基于无机固态电解质的锂金属电池（LMB）被认为是有前景的二次电池系统，因为其能量密度高于锂离子电池。然而，LMB的性能在商业化方面仍然不令人满意，这主要是由于无机固态电解质不能阻碍锂枝晶的生长。

图1. 具有夹层的LMB中锂沉积的两种可能情况

三星综合技术院Dongmin Im等采用Ag涂层的Li_6.4La₃Zr_1.7Ta_0.3O₁₂（LLZTO）无机固态电解质与银碳夹层相结合，展示了稳定界面工程化LMB的实验室级制备。

具体而言，这项工作首先探讨了在碳基夹层存在的情况下，锂向集流体优先沉积的热力学来源。然后，将Ag-C复合夹层加入到Ta掺杂的LLZO上，并在LLZTO表面溅射了一个纳米厚的Ag层。

理论计算表明，Ag-C夹层可以调节锂向负极一侧的沉积，防止锂和LLZTO的直接接触，并有效抑制树枝状晶体的渗透。溅射的Ag层被用于增强LLZTO和夹层之间的粘附力。

图2. 通过引入Ag涂层改善LLZTO与Ag-C夹层之间的粘附性

通过夹层进行无机固态电解质表面工程的策略能够建立一个单层实验室规模的Li|Ag-C/Ag/LLZTO/IL|NCM333软包电池，其能够提供约3 mAh/cm²的初始放电容量，并在1.6 mA/cm²和25℃下进行800次循环后显示出约85%的放电容量保持率，无需施加外部压力。

此外，作者还计算了Li|AgC/Ag/LLZTO/IL|NCM333电池作为电池组中一个单元的预计能量密度为680Wh/L。总体而言，这项研究的结果为开发使用无机固态电解质的实用LMB提供了宝贵的见解。

图3. Li|Ag-C/Ag/LLZTO/IL|NCM333单层软包电池的性能

Surface engineering of inorganic solid-state electrolytes via interlayers strategy for developing long-cycling quasi-all-solid-state lithium batteries. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-36401-7

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三星Nature子刊：高性能软包准固态锂电，寿命超800次，比能量达680Wh/L！

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