中南纪效波AFM：通过锂改性稳定固态电池的锂/石榴石界面

石榴石固态电解质（SSEs）具有优异的离子导电性和出色的（电）化学稳定性，已成为固态电池（SSBs）的理想候选材料。然而，锂与石榴石界面的接触恶化仍是导致锂枝晶传播的一大挑战。

图1. 设计思路

中南大学纪效波等提出了一种通过在锂金属中加入Sr₃N₂来增强石榴石SSE与Li的粘附性的方法。密度泛函理论（DFT）计算表明，Li-Sr-N（LSN）复合材料降低了锂/石榴石的界面形成能，从而使锂/石榴石界面从接触不良转变为紧密结合，并实现了均匀的Li⁺通量和电场分布。同时，生成的Li₃N和LiSrN以其强大的锂吸附亲和力和快速的Li⁺转移动力学而著称，它们能积极地控制锂沉积过程。

图2. 对称电池性能

因此，这种合理的设计显著降低了界面阻抗（4.5 Ω cm²），提高了临界电流密度（1.3 mA cm^-2），并增强了循环稳定性（0.3 mA cm^-2时为1200 h）。此外，LFP|石榴石|LSN全电池还表现出卓越的循环性能（1 C下循环200次后容量保持率达 95.9%）和良好的倍率能力（0.1 C下为150.2 mAh g^-1，1 C下为134.9 mAh g^-1）。这项研究为锂改性提供了新的视角，可抑制石榴石/锂界面劣化，并为未来基于石榴石的高性能固态电池的发展奠定了基础。

图3. 全电池性能

Restrained Li|Garnet Interface Contact Deterioration Manipulated by Lithium Modification for Solid-State Batteries. Advanced Functional Materials 2024. DOI: 10.1002/adfm.202314994

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