


最近,佐治亚理工学院的研究团队在《JACS》上发表了重要发现。通过追踪银、铝、硅、锗四种合金负极材料在硫化物电解质Li₆PS₅Cl上的界面层生长行为,对比锂金属负极,在相同的堆叠压力下,合金负极产生的界面厚度不到纯锂金属的一半,其中又以铝负极表现出最缓慢的生长速率。并且相比于纯锂负极产生的非均匀三维生长,合金负极能够形成更薄更均匀的界面。因为界面层的持续生长会消耗固态电解质,影响固态电池的寿命,因此合金负极有望大幅改善硫化物固态电池的使用寿命。对比来看,在 8 MPa 的堆叠压力下,20μm 厚的 Li6PS5Cl 电解质隔膜由于界面反应损失 10% 的材料仅需约8个月。而铝合金负极在相同条件下,达到10%的降解程度预计需要约10年。合金负极之所以更稳定,主要有以下两大原因。一是热力学驱动力降低,合金负极电极电位通常高于锂金属,从而减小了还原固态电解质的热力学驱动力。二是机械性能与接触控制。合金材料的机械强度更高,在外部压力下,与固态电解质的界面接触面积不易发生剧烈、非均匀变化。尽管合金阳极显著优于纯锂,但来源也指出,目前测得的界面生长速率在某些情况下仍然较高。为了将内阻维持在实用化阈值(40 Ω⋅cm2)以下,可能仍需要结合界面层工程或新型电极架构来进一步优化寿命。
最近,佐治亚理工学院的研究团队在《JACS》上发表了重要发现。通过追踪银、铝、硅、锗四种合金负极材料在硫化物电解质Li₆PS₅Cl上的界面层生长行为,对比锂金属负极,在相同的堆叠压力下,合金负极产生的界面厚度不到纯锂金属的一半,其中又以铝负极表现出最缓慢的生长速率。并且相比于纯锂负极产生的非均匀三维生长,合金负极能够形成更薄更均匀的界面。因为界面层的持续生长会消耗固态电解质,影响固态电池的寿命,因此合金负极有望大幅改善硫化物固态电池的使用寿命。对比来看,在 8 MPa 的堆叠压力下,20μm 厚的 Li6PS5Cl 电解质隔膜由于界面反应损失 10% 的材料仅需约8个月。而铝合金负极在相同条件下,达到10%的降解程度预计需要约10年。
合金负极之所以更稳定,主要有以下两大原因。一是热力学驱动力降低,合金负极电极电位通常高于锂金属,从而减小了还原固态电解质的热力学驱动力。二是机械性能与接触控制。合金材料的机械强度更高,在外部压力下,与固态电解质的界面接触面积不易发生剧烈、非均匀变化。尽管合金阳极显著优于纯锂,但来源也指出,目前测得的界面生长速率在某些情况下仍然较高。为了将内阻维持在实用化阈值(40 Ω⋅cm2)以下,可能仍需要结合界面层工程或新型电极架构来进一步优化寿命。













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