华科余创AFM：SnF2诱导多功能界面稳定的全固态锂金属电池

与传统的液态电解液锂离子电池相比，全固态锂电池因其更高的安全性和能量密度而受到广泛关注。锂硫银锗矿材料具有高离子电导率、低晶界电阻和良好的机械性能，是一种前景广阔的固态电解质（SE）。然而，由于锂硫银锗矿电解质对裸锂金属阳极的化学/电化学稳定性较差，阻碍了它们在全固态锂金属电池（ASSLMB）中的应用。

图1. Li-SnF₂复合阳极的构建及表征

华中科技大学余创等提出了一种简单的策略，即通过商用SnF₂粉末与熔融锂的转化反应，合理设计出一种具有连续离子导电相的高性能Li-SnF₂复合阳极。研究发现，Li-SnF₂复合阳极在界面上形成了Li₂₂Sn₅合金和LiF的复合导电相。

此外，Li-SnF₂复合阳极/Li_5.5PS_4.5Cl_1.5界面还能诱导出均匀的LiCl固体电解质相。原位EIS、XPS和SEM测试证实，采用Li-SnF₂复合阳极和Li_5.5PS_4.5Cl_1.5的电池显示出均匀稳定的固态电解质/阳极界面，这是由于在固态电解质/阳极界面上形成了复合固态电解质间相，从而保持了稳定的界面和均匀的锂沉积。

图2. 对称电池性能

受益于上述优势，在0.5 mA cm^-2的条件下，对称电池表现出300小时以上的长时间稳定循环性能。此外，LiNbO₃@NCM712/Li_5.5PS_4.5Cl_1.5/Li-10%SnF₂电池在0.1C条件下的初始放电容量高达170.9 mAh g^-1，在0.5C条件下循环500次后仍能保持72.9%的初始容量。总体而言，Li-SnF₂复合阳极的表面处理方法可制备具有优异电化学性能的全固态锂金属电池。

图3. 全电池性能

SnF2-Induced Multifunctional Interface-Stabilized Li5.5PS4.5Cl1.5-Based All-Solid-State Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2024. DOI: 10.1002/adfm.202314306

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