中南大学「国家杰青」/化工学院副院长，最新AFM！

石榴石电解质Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂ (LLZTO)已经成为固态电池(SSBs)有前途的候选材料。

然而，Li⁺沉积不均匀和电子泄漏导致的锂枝晶问题，严重限制了石榴石基SSBs的应用。

基于此，中南大学纪效波教授在国际期刊Advanced Functional Materials发表题为《Harmonized Interphase Refinement for Robust Garnet Solid-State Batteries》的研究论文。

图1：理想界面层的示意图及LSF（Li₃Sb-LiF-Sb）复合界面层的制备过程

此项研究中，作者提出了一种高性能石榴石基SSB，以人造协调界面(LSF)来增强界面动力学和抑制电子穿透。

密度泛函理论(DFT)计算表明，与LLZTO和Li相比，具有较低界面能的Li₃Sb促进了紧密结合的LLZTO|Li界面的形成。

此外，LiF的电子绝缘性质和优异的γE值有效地抑制了电子泄漏和枝晶渗透。

图2：LLZTO-LSF的XRD图谱及Li-Sb-F系统相图

通过利用功能性LSF界面层成功实现了4.8Ω cm²的低界面电阻，并且Li|LLZTO-LSF|Li对称电池在0.3mA cm⁻²下表现出1200小时以上的长期锂沉积/剥离稳定性。

图3：LFP|LLZTO-LSF|Li全电池的电化学性能

LFP|LLZTO-LSF|Li全电池还表现出出色的循环性能(在1C下200次循环后容量保持率为93.1%)。

因此，利用协同中间层已被认为是石榴石基固态锂电池发展的有效策略。

文献信息：Harmonized Interphase Refinement for Robust Garnet Solid-State Batteries, Advanced Functional Materials., 2024.

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