深大刘琛Adv. Sci.：陶瓷纳米线骨架增强固态电解质锂离子传输性能

尽管固态复合电解质在实用固态锂金属电池中显示出巨大的潜力，但寻找一种直接的策略来促进电解质/电极界面的离子传导，特别是解决浓度梯度极化引起的锂枝晶形成，仍然是长期存在的问题。

深圳大学刘琛等报道了一种波纹状的3D纳米线-块状陶瓷纳米线(NCN)骨架增强复合电解质，其具有可调节的界面锂离子传输行为。

图1 NCN-CPE中理想状态和实际状态下锂离子传输示意图

特殊且集成的NCN骨架赋予电解质快速的锂离子转移，解决了电极/电解质界面的锂离子浓度极化问题，从而消除了电荷载流子重新分布产生的能量势垒，并在锂负极上提供了均匀的界面锂离子通量。

在纳米线网络的两侧注入聚合物电解质后，两个电极都可以实现低界面电阻和良好的附着力。此外，作为一种“双重保险”，3D框架中的大块陶瓷片使电解质能够阻止阴离子的迁移。

图2 NCN-CPE的表征

研究显示，这种NCN复合电解质（NCN-CPE）的电化学窗口可以达到5 V，40 °C下的离子电导率高达4.15 × 10^-4 S·cm^-1。基于NCN复合电解质的锂对称电池在电流密度为0.1 mA cm^-2的锂沉积/剥离试验中可稳定循环600 h，表现出优异的界面稳定性和锂枝晶抑制能力，组装的全固态电池在500次循环后也具有90.2%的容量保持率。

这项工作不仅保证了高离子传导结构，还通过界面优化进一步提高了电池的循环稳定性，为未来构建3D陶瓷骨架增强复合电解质的界面优化提出了新方向。

图3 LiFePO₄/CPE/Li电池性能

Regulating Interfacial Li-Ion Transport via an Integrated Corrugated 3D Skeleton in Solid Composite Electrolyte for All-Solid-State Lithium Metal Batteries. Advanced Science. 2022. DOI: 10.1002/advs.202104506

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