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全固態鋰電池（ASSLBs）因其高能量密度、高安全性和優異的循環穩定性而被公認為后鋰離子電池時代的最有希望的候選者。然而，由于各種不確定的物理和化學問題導致鋰枝晶的不可避免的生長限制了其應用。

在此，福建師范大學林應斌教授、洪振生教授及德國科隆大學Sanjay Mathur等人提出了一種將Si納米顆粒填充到固體電解質中，通過與Li枝晶的鋰化效應來吞噬和錨定Li枝晶的策略。

結果表明，Si納米顆粒可以與相鄰的具有強電子傳輸能力的鋰枝晶共同鋰化。這種作用可以抑制鋰負極界面處鋰枝晶的形成，也可以將尖端鋰吞噬到固體電解質內部，從而抑制其縱向生長以避免固體電解質被擊穿，從而顯著提高ASSLB的循環壽命。

圖1. Si納米顆粒在界面處的變化

作為概念驗證，作者首次構建了具有不對稱結構的Li_6.7La₃Zr₂Al_0.1O₁₂（LLZA）-PEO/Si-PEO電解質/LLZA-PEO的新型夾層結構固體電解質，并在Li/LiFePO₄電池中展示了1800小時以上穩定的鋰沉積/剝離以及明顯改善的循環穩定性，在1C下150次循環后可逆容量達到111.9 mAh g^-1。

此外，Si-PEO電解質在夾層中的鋰化也得到了驗證。制備的軟包電池表現出相當的循環穩定性，并且可以進行折疊和切割，這表明這種簡單而有效的策略在ASSLB中的應用前景廣闊。

圖2. 新型夾層結構固體電解質的構建及固態電池性能

Swallowing Lithium Dendrites in All-Solid-State Battery by Lithiation with Silicon Nanoparticles, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202103786

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林應斌/洪振生Adv. Sci.: Si納米顆粒鋰化吞噬全固態電池中的鋰枝晶

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