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高能量的可充鋰離子電池，特別是固態鋰金屬電池，除了追求在低溫下運行外，越來越需要在高溫下運行。然而，在鋰負極和固態電解質（SSE）界面上臭名昭著的化學和電化學反應使這些電池在高溫下幾乎失去了所有的容量和功率。

南京大學徐駿、宋虎成等通過構建一個穩定、高離子導電的熔鹽界面（MSI），獲得了一種在高溫下運行的安全和長循環壽命固態Li-CO₂電池。

圖1 固態鋰金屬電池在高溫下的應用場景和挑戰

該電池由鋰負極、帶有薄型三元硝酸鹽熔融鹽界面（MSI）的LAGP-電解質和Ru基正極組成。具有良好化學穩定性和高鋰離子電導率的MSI可以有效地改善界面接觸，抑制鋰負極和LAGP-電解質在高溫下的界面反應和熱失控，從而使固態對稱鋰電池具有超低的界面阻抗（≈15 Ω）和放電/充電過電位（≈15 mV）。值得注意的是，MSI涂層的LAGP電解質可以構建一個超平和連續的表面，從而在高溫循環中實現均勻的鋰沉積剝離層。

圖2 LAGP顆粒和MSI改性LAGP顆粒的表征

因此，在0.1 mA cm^-2的條件下，對稱鋰電池顯示出600小時以上的卓越循環穩定性。采用Ru催化劑組裝的固態Li-CO₂電池表現出創紀錄的穩定性，即使在150℃高溫下，在容量限制為500 mAh g^-1和電流密度為500 mA g^-1時仍能穩定循環980次。此外，基于MSI的Li-CO₂電池可以通過直接捕獲和轉換太陽能而在室溫下進一步運行，并顯示出低充電電位（≈3.0V）和穩定的循環穩定性，在太陽照射下，在500 mAh g^-1和500 mA g^-1條件下循環超過150次。總之，該電池為開發在高溫下工作的高能量和安全儲能裝置鋪平了道路。

圖3 固態Li-CO₂電池的循環性能和放電產物的表征

A High-Energy Long-Cycling Solid-State Lithium-Metal Battery Operating at High Temperatures. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201866

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?徐駿/宋虎成AEM：可在150℃高溫下運行的長循環固態鋰金屬電池！

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