顆粒在線訊：固態(tài)電池在取代傳統(tǒng)鋰離子電池以提供更高的能量密度和安全性方面極具潛力。然而，陶瓷基固體電解質(zhì)（CSSEs）與電極的接觸不良會(huì)導(dǎo)致較大的界面電阻。近日，同濟(jì)大學(xué)羅巍教授，華中科技大學(xué)黃云輝教授研究了Li7La3Zr2O12 （LLZO）在化學(xué)活性液態(tài)電解質(zhì)（Les）中的分解途徑，并通過納米級(jí)自組裝單分子膜（SAM）保護(hù)，成功地從源頭上切斷了界面副反應(yīng)。

本文要點(diǎn)：

1）原位Li+/H+離子交換和LiOH在LLZO上的形成是整個(gè)分解過程的初始步驟，而LE中的質(zhì)子是主要原因。隨著離子交換的進(jìn)行，SLEI層逐漸變厚，直到離子交換達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。此外，研究人員還探索并提出了由低聚物在羥基化LLZO表面和LiOH上的吸附行為。低聚物化學(xué)鍵合交換產(chǎn)物并接枝到LLZO表面，最終構(gòu)建了厚的固-液電解質(zhì)界面（SLEI）層。

2）根據(jù)界面反應(yīng)的特點(diǎn)，研究人員引入在LLZO上具有組裝能力的酸性分子來處理這些LE-LLZO界面問題。由于分子酸性和結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)節(jié)，在分子組裝過程中，Li+/H+離子交換在一定程度上提前發(fā)生在LLZO上，同時(shí)在LLZO表面形成穩(wěn)定致密的SAM，阻止了LLZO與LE中的質(zhì)子進(jìn)一步離子交換和LE分解物的化學(xué)吸附。

3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，LE-LLZO界面處實(shí)現(xiàn)了前所未有的接近零的阻抗。與純LLZO組裝的電池相比，采用SAM修飾的LLZO組裝的電池600次循環(huán)后的比容量提高了39%以上。同時(shí)，由于降低了界面電阻，倍率性能得到顯著提高，臨界電流密度增加了一倍，達(dá)到4.6 mA cm-2。

文章鏈接：

Huang et al., Negating Li+ transfer barrier at solid-liquid electrolyte interface in hybrid batteries, Chem (2022)

DOI：10.1016/j.chempr.2022.03.002

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.03.002