固態(tài)聚合物電解質(zhì)因其低成本和良好的可加工性而為全固態(tài)鋰電池提供了希望。然而，在重復(fù)沉積和剝離過程中，在不希望的鋰/電解質(zhì)界面處發(fā)生的枝晶和相關(guān)接觸損失仍然是一個挑戰(zhàn)。

香港科技大學趙天壽、香港理工大學巫茂春等通過在聚環(huán)氧乙烷(PEO)電解質(zhì)上涂上一層含有三氟甲磺酸鋁(Al(OTF)₃)/LiTFSI雙鹽的薄層，以解決上述問題。

圖1 雙鹽涂層作用示意

當與鋰金屬負極一起循環(huán)時，Al³⁺和陰離子的順序還原將在鋰金屬PE電解質(zhì)之間原位形成親鋰-疏鋰梯度界面。對鋰具有較低界面能的親鋰鋰鋁合金層可以增強PEO和鋰之間的附著力，從而降低界面電阻并減輕循環(huán)過程中的接觸損耗。同時，由于陰離子的還原，上方會形成一層疏鋰的富LiF層，由于其對Li的高界面能和電子阻擋作用，這將阻止枝晶的生長。

圖2 Li/電解質(zhì)界面分析

因此，采用涂層電解質(zhì)的Li/Li對稱電池可以穩(wěn)定循環(huán)超過1000小時而不會發(fā)生短路。更值得注意的是，Li/LiFePO₄全電池在0.5 C時能夠提供149.2 mAh g^-1的容量，350次循環(huán)后容量保持率為89.1%。此外，軟包電池也表現(xiàn)出良好的性能，甚至可以在彎曲和切割中運行，在實際應(yīng)用中顯示出巨大的希望。

圖3 電化學性能

In-Situ Forming Lithiophilic-Lithiophobic Gradient Interphases for Dendrite-Free All-Solid-State Li Metal Batteries. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107395