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無負極全固態電池（ASSB）因其卓越的能量密度和安全性以及材料的經濟性是下一代電動汽車的目標。然而，由于采用了無負極結構，鋰沉積（脫出）反應動力學遲緩，而且會形成界面空隙，因此要在室溫和低壓條件下同時運行電池并非易事。

在此，首爾國立大學Jang Wook Choi、現代汽車公司Samick Son團隊開發了一種無負極保護層，使硫化物基 ASSB 能夠在室溫和低壓（2 MPa）條件下工作。

該保護層由一層鎂薄膜組成，可促進鋰（脫）沉積的可逆性，并在室溫下具有相當大的容量。此外，在鎂層下面還采用了額外的 Ti₃C₂T_x MXene 緩沖層，以引入低壓操作所需的延展性，使得電池即使在2MPa的低壓下也可通過抑制空隙的形成來維持電解質-電極界面。

圖1. 電池性能

總之，該工作報告了一種雙層薄膜，作為硫化物無負極ASSB的保護層。由于鎂的鋰化能壘較低，選擇了鎂作為上層，使電池能在室溫下工作。

由于單獨的鎂層無法適應鋰沉積和剝離過程中電極的體積變化，因此在其下方集成并插入了韌性 MXene 層，以釋放機械應力，從而使電池能夠在低壓（即 2 MPa）下運行。

二維和三維微觀結構分析證實，高延展性雙層結構可通過緩沖應力來維持電極-電解質界面。因此，該策略可使無負極 ASSB同時在室溫和低壓下工作。

圖2. 電極-電解質界面的X射線顯微鏡 (XRM) 和微計算機斷層掃描 (μCT)

Anode-Less All-Solid-State Batteries Operating at Room Temperature and Low Pressure, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202301508

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