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Adv. Sci.：原位形成Ag-Li金屬間化合物層使全固態(tài)鋰電池穩(wěn)定循環(huán)

隨著電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代的到來(lái)，電池穩(wěn)定性成為一個(gè)主要問(wèn)題，全固態(tài)電池（ASSBs）由于其高穩(wěn)定性而成為改變游戲規(guī)則的重要因素。然而，盡管引入了致密的固態(tài)電解質(zhì)（SE）層，但當(dāng)使用鋰來(lái)提高電池的能量密度時(shí)，鋰枝晶引起的短路問(wèn)題是不可避免的。此外，大多數(shù)緩解鋰不均勻生長(zhǎng)的策略非常復(fù)雜，阻礙了ASSBs的實(shí)際應(yīng)用。

韓國(guó)電子技術(shù)研究所Byung Gon Kim、釜山大學(xué)Seog Young Yoon等提出了一種通過(guò)可批量生產(chǎn)的輥壓法制備的Ag-Li合金負(fù)極。

圖1 采用Li和Ag-Li的ASSBs循環(huán)后的比較

與之前報(bào)道的含有少量親鋰銀的固溶基金屬合金不同，原位形成且富含銀的Ag-Li金屬間化合物層（ALI）減輕了不均勻的Li沉積，并保持穩(wěn)定的SE/Ag-Li界面，促進(jìn)了可逆Li運(yùn)行。具體而言，與在Li中溶解少量Ag的固溶體反應(yīng)相反，ALI中含有大量Ag，這使得能夠與硫化物SEs形成穩(wěn)定界面并抑制Li枝晶生長(zhǎng)。此外，未形成ALI的殘余少量Ag參與了與Li的固溶體反應(yīng)，從而緩解了Li的不均勻生長(zhǎng)。

圖2 Ag-Li的制備及表征

得益于這些優(yōu)勢(shì)，與表現(xiàn)出頻繁初始短路的鋰電池相比，采用Ag-Li負(fù)極的電池在140次循環(huán)中的容量保持率提高至94.3%，即使在12C的惡劣條件下也能保持穩(wěn)定的循環(huán)。該方法表明，引入可原位形成的功能層是通過(guò)保持穩(wěn)定的負(fù)極界面和防止循環(huán)過(guò)程中鋰枝晶來(lái)改善ASSBs性能的一種簡(jiǎn)單有效的方法。

圖3 NCM/Ag-Li電池性能

In Situ Formed Ag-Li Intermetallic Layer for Stable Cycling of All-Solid-State Lithium Batteries. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103826

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