全固态电池具有高界面电阻和锂枝晶生长，导致低的Li电镀/剥离库仑效率(CE )< 90 %，以及高容量下的低临界电流密度。

马里兰大学王春生教授等通过在Li₆PS₅Cl电解质和Li阳极之间插入混合离子-电子导电(MIEC)和疏锂LiF-C-Li₃N-Bi纳米复合中间层，同时解决了这两个挑战。

本文要点：

（1）

在0.2mA cm^-2/0.2 mAh cm^-2和> 3.0mA cm^-2/3.0 mAh cm^-2的临界电流密度(CCD)下，Li电镀/剥离CE显著增加到99.6%。具有高离子电导率(10^-5S cm^-1)和低电子电导率(3.4×10^-7S cm^-1)的高度疏锂的LiF-C-Li₃N-Bi中间层使Li能够镀在集流体(CC)表面上，而不是Li₆PS₅Cl表面上，从而避免Li₆PS₅Cl电解质还原。在CC上初始镀锂期间，锂渗入多孔LiF-C-Li₃N-Bi中间层，锂化Bi纳米粒子进入Li₃Bi。LiF-C-Li₃N-Li₃Bi子中间层中的亲锂Li₃Bi和Li₃N纳米粒子将与镀覆的Li一起移动到CC，在随后的Li剥离期间形成LiF-C/Li₃N-Li₃Bi亲锂/亲锂子层。

（2）

这种中间层使得面积容量为1.4 mAh cm^-2的Co_0.1Fe_0.9S₂/Li₆PS₅Cl/Li电池在150mA g^-1下的循环寿命超过850次。疏锂/亲锂中间层使得固态金属电池能够同时实现高能量和长循环寿命。

参考文献:

H. Wan, B. Zhang, S. Liu, Z. Wang, J. Xu, C. Wang, Interface Design for High-Performance All-Solid-State Lithium Batteries. Adv. Energy Mater. 2023, 2303046.

DOI: 10.1002/aenm.202303046

https://doi.org/10.1002/aenm.202303046