近年来，在室温和温和温度下工作的全固态电池（ASSB）已经表现出令人鼓舞的性能。然而，适用于零下温度的界面的动力学属性仍然未知，限制了低温界面的设计和操作。

在此，中科院物理所Fan Wu构建并研究了许多阴极界面，以解锁低温所需的关键界面特征。

文章要点

1）LiNi_0.90Co_0.05Mn_0.05O₂ (Ni90) 和 Li₆PS₅Cl (LPSC) 硫化物固体电解质 (SE) 之间的不稳定界面导致不利的阴极电解质界面 (CEI) 和锂离子在 CEI 上的传输缓慢。

2）插入Li₂ZrO₃（LZO）涂层后，由于界面反应受到抑制，Ni90@LZO/硫化物SE界面的活化能可以从60.19 kJ mol⁻¹降低到41.39 kJ mol⁻¹。通过用Li₃InCl₆(LIC)卤化物SE取代LPSC SE和LZO涂层，可以获得高度稳定的界面和较低的激活能(25.79 kJ⁻¹⁾，从而实现了Ni90/LIC/LPSC/Li-In ASSB在−30°C下的容量保持率(26.9%)的提高。

3）理论计算表明，具有高离子电导率和低能垒的阴极/硒界面有利于锂离子通过界面的传导和锂离子在阴极/界面上的转移。这些关键性的认识可以为ASSB中的低温界面设计提供指导。

参考文献

Pushun Lu, et al, Superior Low-Temperature All-Solid-State Battery Enabled by High-Ionic-Conductivity and Low-Energy-Barrier Interface, ACS Nano, 2024

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07023