由于锂枝晶穿透电解质导致短路，具有锂金属阳极和陶瓷电解质的固态电池充电电流密度受到严重限制。近日，牛津大学Peter G. Bruce、T. James Marrow发现，当采用多层固体电解质（如Li₆PS₅Cl/Li₃ScCl₆/Li₆PS₅Cl和Li₆PS₅Sl/Li₁₀GeP₂S₁₂/Li₆PS₅Cl）时，不同的裂纹偏转机制可以抑制枝晶生长，但当内层为Li₃PS₄时则不能。

本文要点：

1) X射线断层成像显示，由于弹性模量的局部失配，裂纹沿着固体电解质之间的机械弱界面偏转。裂纹也在含有优先取向颗粒的Li₃ScCl₆内横向偏转，并且在没有锂存在的情况下发生偏转。在内层与锂反应的情况下，产生的分解产物可以填充并阻止裂纹扩展。

2)在2.5 MPa的工作压力下，多层固体电解质Li₆PS₅Cl/Li₃ScCl₆/Li₆PS₅Cl和Li₆PS₅Sl/Li₁₀GeP₂S₁₂/Li₆PS₅Cl可以在超过15 mA cm⁻²的电流密度下实现锂镀层。

参考文献：

Bingkun Hu et.al Deflecting lithium dendritic cracks in multi-layered solid electrolytes Joule 2024

DOI: 10.1016/j.joule.2024.06.024

https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.06.024