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促進Li⁺的界面傳輸和抑制有害的鋰枝晶是開發實用固態鋰金屬電池的主要挑戰。在這方面，使界面合理化以協同增強離子傳輸和抑制鋰枝晶具有重要的意義。

圖1. 復合夾層的制備工藝和表征

中國科學院上海硅酸鹽研究所溫兆銀等展示了一種新的策略，即通過設計多功能復合夾層來解決這些問題。具體而言，該夾層由紫外線固化的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（PEGMEMA）和聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）彈性骨架與全氟聚醚（PFPE）添加劑組成。

研究顯示，通過在可擴展的彈性骨架中引入光交聯聚合物，增加了自由活化鏈段，從而促進了Li⁺的遷移和擴散。彈性和Li⁺傳導的夾層構建了連續的Li⁺轉移路線，提高了抗變形能力，并作為鋰和石榴石界面之間的緩沖器。

圖2. 復合夾層的鋰枝晶抑制能力測試

此外，理論計算和實驗結果表明，PFPE的存在引導了薄而均勻的富鋰層的形成，防止了Li⁺通量的過度集中，從而提高了鋰枝晶的抑制能力。由于獨特的結構和成分整合，這種策略賦予了對稱電池3.6 mA cm^-2的高臨界電流密度和出色的循環壽命（在1.0 mA cm^-2的電流密度下可穩定400小時以上）。

此外，高負載軟包電池在20次循環后顯示出超過3.25 mAh cm^-2的放電容量。這一策略有望為固態鋰金屬電池的實際應用提供思路。

圖3. 安全增強型混合固態電池的電化學性能

High-Performance Garnet-Type Solid-State Lithium Metal Batteries Enabled by Scalable Elastic and Li+-Conducting Interlayer. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302729

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溫兆銀AFM：多功能復合夾層促成高性能固態鋰金屬電池

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