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溫兆銀/靳俊Small Methods：石榴石型鋰金屬電池?zé)o枝晶循環(huán)2000小時！

固態(tài)鋰金屬電池（SSLMBs）由于其高安全性和高能量密度，作為有前景的下一代技術(shù)之一，越來越受到關(guān)注。然而，它們的實際應(yīng)用受到鋰枝晶在固態(tài)電解質(zhì)（SSE）中生長和傳播的阻礙。

中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所溫兆銀、靳俊等成功地展示了一種新穎而簡單的策略，用于制備固態(tài)電池的高性能復(fù)合電解質(zhì)。

圖1 材料制備及表征

具體而言，通過Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂（LLZT）和Li₂TiO₃（LTO）之間的反應(yīng)，構(gòu)建了一種LaTiO₃修飾的基于LLZT的電解質(zhì)，獲得了卓越的枝晶抑制能力。LTO的第二相和形成的Li₂ZrO₃可抑制異常的晶粒生長。LLZT-LTO的屬性可歸因于LaTiO₃在晶界的存在，i）在整個電解質(zhì)中提供了一個均勻的Liflux路徑；ii）彌合了相鄰的晶粒，增強了斷裂強度；iii）降低了電子傳導(dǎo)性，進一步抑制了鋰枝晶在電解質(zhì)中的傳播。

圖2 對稱電池性能

受益于這些特性，制備的LLZT-4LTO復(fù)合電解質(zhì)在對稱電池中提供了長期的循環(huán)穩(wěn)定性（在25℃下0.3 mA cm^-2的條件下循環(huán)2000小時，在60℃下1.0 mA cm^-2的條件下循環(huán)400小時），在25℃下實現(xiàn)了1.8 mA cm-2的臨界電流密度。

此外，LLZT-4LTO也顯示出顯著的全電池性能，在0.2C下循環(huán)200次后獲得149.3 mAh g^-1的高比容量和良好的倍率性能。因此，作者認為LTO輔助電解質(zhì)燒結(jié)方法可以為高效抑制鋰枝晶的高性能SSE的制備提供啟示，從而促進實用SSLMBs的實現(xiàn)。

圖3 全電池性能

Grain Boundary Engineering Enabled High-Performance Garnet-Type Electrolyte for Lithium Dendrite Free Lithium Metal Batteries. Small Methods 2022. DOI: 10.1002/smtd.202200667

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