鋰合金在全固態電池（ASSB）陽極中的合金化行為會嚴重影響鋰的粘塑性流動和沉積，從而決定電池的效能。
這裡來自漢陽大學Yun Jung Lee的團隊報道了一種用於無鋰全固態電池（ASSB）的超穩定呼吸鎂陽極，其中鎂顆粒的粒距在執行過程中發生變化。 該工作提出，鎂顆粒之間獨特的鋰沉積是由從鎂顆粒表面到核心的鋰濃度梯度（LCG）產生的，這產生了一種驅動力，將鋰吸引到較低濃度的一側，在那裡鋰積累並沉積在鎂表面。
基於對具有不同合金化和擴散動力學的鋰合金成型金屬的比較研究，LCG歸因於鎂與鋰的緩慢合金化動力學以及鋰在鎂鋰合金中的緩慢擴散。 通過均勻地容納負極內的鋰沉積物來確保介面穩定性。 利尼08mn0.1co0.1O2正極全電池具有超高的穩定性和可逆性，在1000時30次迴圈時庫侖效率超過99次迴圈9%。
圖1鎂和銀顆粒與鋰在陽極中的電化學合金化 脫合金行為
綜上所述，本文基於金屬-鋰合金化動力學和鋰-鋰合金相中不同的擴散速率，系統地研究並解釋了鋰合金金屬顆粒在無鋰ASSB陽極中的鋰沉積行為。 作者認為，鎂顆粒之間這種獨特的大量鋰沉積來自從鎂顆粒表面到核心的LCG，這可能是由於鎂對鋰的合金化動力學緩慢以及鋰在鎂鋰合金中的緩慢擴散。
這種LCG起到驅動力的作用，將鋰吸引到較低濃度的一側，使鋰積聚，然後沉積在鎂表面。 通過均勻地容納陽極內部的鋰沉積物，抑制了陽極和SE之間介面的反覆分離，從而保持了介面的完整性。 這種呼吸鎂顆粒陽極充當採用 NCM811 陰極的無鋰 ASSB 全電池的負極，顯示出超高的穩定性，在 1000 次迴圈中顯示出超過 99 次C 的 9%e.。
此外，當使用Li3N作為正極犧牲物時，鋰離子ASSB整電池表現出優異的迴圈效能，迴圈500次後容量保持率為80%，穩定執行超過1000次迴圈。 因此，本研究拓寬了對鋰離子電池中鋰離子沉積行為的理解，鋰離子電池的沉積行為隨所用鋰合金的金屬成型而變化，並證明了鋰合金成型金屬的熱力學和動力學特性在控制鋰離子電池中鋰離子沉積行為中的重要性。
圖2電池效能
ultra-stable breathing anode for li-free all-solid-state battery based on li concentration gradient in magnesium particles,advanced functional materials2023 doi: 10.1002/adfm.202310259