採用鋰金屬陽極的全固態電池（ASSB）有望成為實現高能量密度的最有前途的儲能系統之一。 然而，鋰金屬負極和固態電解質（SSE）之間的介面不穩定性限制了全固態電池的倍率能力和迴圈穩定性。
這裡山東大學王如濤團隊通過在熔融鋰金屬中加入Ag2O，製備了由鋰銀合金和氧化鋰組成的復合鋰負極（LAO）。 鋰銀合金充當導電網路，確保電子在LAO內的快速傳輸，並增強鋰的本體擴散。 Li2O 是 SEI 層中的常見成分，它傳導 Li+ 以補償高鋰離子含量下 Li-Ag 合金的擴散速率。 此外，Li2O的存在還可以延緩鋰枝晶的生長，提高介面穩定性。
弛豫時間分布（DRT）分析進一步表明，LO6PS5Cl（LPSC）介面處的空隙形成和枝晶生長受到抑制。 LAO合金的臨界電流密度（CCD）高達15 mA cm-2，比純鋰高近四倍。 此外，在對稱的Li LPSC鋰電池中，LAO在1 mA cm-2下可以穩定迴圈1000小時以上，而帶有LAO陽極的ASB可以在5 C下工作4000次以上而不會短路。
圖1製備和結構表徵
總之，這項工作展示了一種簡單且可擴充套件的策略，通過在熔融鋰金屬中新增Ag2O奈米粉末來提高鋰從塊體到LiSSE介面的擴散速率。 鋰銀合金和鋰氧化物的形成大大降低了介面電阻，提高了鋰的傳輸動力學。 得益於復合鋰負極表面和主體鋰擴散動力學的改善，對稱電池可在1 mA cm-2下迴圈1000小時以上，過電位低至40 mV，CCD大於15 ma cm-2。
DRT分析表明，與鋰金屬負極相比，即使在10 mA cm-2下，Li+Li原子也可以通過部分脫潮的鋰銀合金和Li2O從LAO電極體轉移到電解液表面，從而穩定了LiSSE介面。 lao||LCO ASSB 為 02°C時的比容量為1175 mAh g-1,5°C以上倍率能力強，長期穩定迴圈4000次以上，容量保持值897%。綜上所述，在鋰金屬電極內部構建離子傳輸通道是提高ASSB倍率能力和迴圈穩定性的潛在有效解決方案。
圖2電池效能
robust all-solid-state lithium metal batteries enabled by a composite lithium anode with improved bulk li diffusion kinetics properties，acs nano2023 doi: 10.1021/acsnano.3c09853