Chem. Eur. J. :无机固态电解质/金属锂界面研究进展

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北京理工大学陈人杰/钱骥团队综述了无机固态电解质/金属锂(ISE/Li)界面的最新研究进展。内容包括总结了ISE/Li界面遇到的挑战,分析了ISE/Li界面改性的四种常用策略,并探讨了用作ISE/Li界面相的多种涂层的优点和缺点。此外,本文还深入讨论了用于界面原位制备的热粘合和创新的冷粘合方法。最后,强调了功能化ISE/Li界面和实现高性能ASSLMB的未来方向。



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可充电锂电池的快速发展使得电池的能量密度不断提高,这可能导致更多的安全问题。因此,理想状态下锂电池的发展是在追求能量密度的前提下保证安全,同时兼顾其他性能。由于其更高的理论比容量,锂金属被提议用于取代传统的石墨作为新的阳极,而基于无机固态电解质(ISEs)的全固态锂金属电池(ASSLMB)被认为是最有前途的新一代锂电池,因为它们能够从根本上提高这两个关键性能,即能量密度和安全性。ISE的开发取代了含有可燃有机溶剂的液体电解质,降低了电池燃烧的风险,从而提高了电池的安全性。同时,ISEs的使用有效地防止了锂枝晶的生长,从而减少了与电池内部短路相关的安全问题。其次,ISE通常提供更宽的电化学窗口,这使得与更高电压的正极材料相匹配成为可能。


尽管ASSLMB具有高能量密度、安全性和重量轻等优点,但其差的界面条件限制了ASSLMB的商业化。ISE与锂金属之间的差的界面接触以及复杂的界面成分和结构将导致高的界面阻抗和差的界面稳定性。通常讨论的ISE/Li界面问题包括两相之间的接触,界面处的电子电导和界面副反应。界面问题往往会导致ISE和Li负极的损伤,如Li枝晶对ISE的渗透,界面处产生空洞,Li阳极上形成死锂。其他界面稳定性问题也需要考虑,包括化学和电化学稳定性、机械稳定性和热稳定性。因此,研究先进的界面修饰技术及其修饰机理,对于实现稳定的ISE/Li界面,提高ASSLMB的性能具有重要意义。


基于此,北京理工大学陈人杰/钱骥团队针对无机固态电解质与锂金属界面展开讨论,综述了ISE/Li界面的最新研究进展,希望基于对界面问题的研究,探索改善界面状况的方法,以促进ASSLMB的发展。首先,揭示了ISE/Li界面面临的困境,并详细介绍了ISE界面修饰的四种常用策略。然后讨论了在ISE/Li界面上引入涂层作为新界面相的优缺点,并比较了原位界面制备中常用的热粘合和新型冷粘合(DOI: 10.1002/adma.202212096)的构建方法。最后,强调了ISE/Li界面功能化和实现高性能ASSLMB的未来方向。

文信息

Advances in Inorganic Solid-State Electrolyte/Li Interface

Yi Chen, Ji Qian, Li Li, Feng Wu, Renjie Chen


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202303454

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