崔屹AM：图案化固态电解质实现稳定的锂/固态电解质界面

锂/固态电解质（SSE）界面的形态退化是导致全固态电池（ASSBs）性能衰退的普遍问题。为保持界面完整性，大多数ASSBs通常在低电流密度下运行，并具有相当大的堆栈压力，这极大地限制了它们的广泛使用。

斯坦福大学崔屹教授等报道了一种新型3D微图案化SSE (3D-SSE)，即使在相对较高的电流密度和有限的堆栈压力下，它也可以稳定Li/SSE界面的形态。

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图1. 界面形态演化示意图

这种3D-SSE可以降低界面处的局部电流密度，从而延缓锂的剥离，并放大界面附近的机械应力以促进锂的蠕变。因此，快速蠕变所带来的朝向界面的锂通量足以补充缓慢剥离造成的锂损失，从而在电池循环时形成形态稳定的界面。

崔屹AM：图案化固态电解质实现稳定的锂/固态电解质界面

图2. Li/3D-SSE/Li电池的制备和表征

实验显示，在1.0 MPa的有限压力下，采用用石榴石型3D-SSE的锂对称电池表现出0.7 mA cm^-2的高临界电流密度，并在0.5 mA cm^-2下稳定运行超过500小时。

在循环过程中，Li/3D-SSE界面显示出完整的形态，没有任何空隙和枝晶存在。作者进一步进行了有限元分析，阐明了Li/3D-SSE界面上电化学和力学之间的竞争，这为未来无枝晶ASSBs的设计提供了指导。

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图3. Li/SSE/Li和Li/3D-SSE/Li电池的电化学性能

A Morphologically Stable Li/Electrolyte Interface for All-Solid-State Batteries Enabled by 3D-Micropatterned Garnet. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202104009

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