AM：铜集流体可调谐的金属润湿助力稳定无负极全固态锂电池

锂金属电池(LMB)采用锂金属负极和传统的高电压陶瓷正极相耦合的方式。与石墨相比，锂的容量更高，结合高电压正极，比能量比传统的离子插入型负极提高了50%以上。使用固态电解质是提高电池安全性的一条途径，大多数无机电解质是不可燃的，或者具有比有机电解液高得多的点火温度。全固态电池在采用LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NMC811)和LiNi_0.5Mn_1.5O₄等正极材料时，可以获得理想的高能

近日，得克萨斯大学奥斯汀分校David Mitlin，Yijie Liu通过调节锂金属在“空”铜集流体上的润湿性，得到了稳定的硫化物固体电解液（Li₆PS₅Cl，LPSCl）无负极全固态电池(AF-ASSB)。

亲锂的1μm Li₂Te是通过将集流体暴露在碲蒸气中，然后在第一次充电时原位Li活化而合成的。研究人员发现，Li₂Te显著降低了电沉积/电溶出过电位，提高了库仑效率。

在半电池(1 mA cm^-2)连续电镀实验中，Li在Li₂Te-Cu上的累积厚度超过了70 μm，这是Li箔对电极的厚度。采用NMC811正极的全AF-ASSB在0.2 C时提供83%的初始CE，循环CE高于99%。

Cryo-FIB切片显示了均匀的电沉积金属组织，在集电极-SE界面上没有空洞或树枝晶的迹象。电溶出均匀、完全，Li2Te保持结构稳定和粘附性。相比之下，未改性的铜集流体促进了不均匀的Li电沉积/电溶解、电化学不活跃的“死金属”、延伸到SE中的树枝晶以及穿插在孔洞中的厚而不均匀的固体电解质界面(SEI)。此外，密度泛函理论和介观计算提供了关于形核-生长行为的互补见解。

参考文献

Yixian Wang, et al, Stable Anode-Free All-Solid-State Lithium Battery through Tuned Metal Wetting on the Copper Current Collector, Advanced Materials. 2022

DOI: 10.1002/adma.202206762

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202206762