固态电解质为开发高能量密度锂金属电池带来了更大的希望。然而，其锂枝晶的生长严重限制了固态锂金属电池的循环寿命和库仑效率。

近日，美国马里兰大学胡良兵教授，美国天主教大学Chuan-Fu Lin报道了首次在锂负极和石榴石Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）之间构建了一层薄的（<100 nm）电子绝缘、离子导电的锂磷氮氧化物（LiPON）薄膜。

文章要点

1）研究人员通过电位阶跃计时电流法、恒电流循环、电子显微镜和各种光谱技术，揭示了共形LiPON在对称Li-LLZO电池中作为电子阻挡层的性能。包覆LiPON包覆的LLZO的电子电导率比单独LLZO低100倍。在0.1mA cm^-2 下循环100次的结果表明，这种通过阻止电子进入大块固体电解质的途径提高了锂金属电池的循环寿命。这些发现表明固态电解质中存在电子传导效应。

这项研究展示了一种设计薄膜（LiPON）来调节体固态电解质（LLZO）的策略，该电解质能够保持高离子电导率和电化学稳定性，同时降低有效电子电导率，从而显著降低枝晶形成，提高循环寿命，并提高电解质和锂负极之间的界面完整性。

参考文献

Emily Hitz, et al, Ion-conducting, electron-blocking layer for high performance solid electrolytes, Small structures, 2021

DOI: 10.1002/sstr.202100014

https://doi.org/10.1002/sstr.202100014