較差的倍率性能是無機全固態(tài)鋰離子電池（ASSLIBs）實際應(yīng)用的一大障礙。集流體界面處的電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué)對于高倍率容量至關(guān)重要，但通常被忽略。

加拿大西安大略大學(xué)孫學(xué)良院士、多倫多大學(xué)Chandra Veer Singh、國聯(lián)汽車動力電池研究院有限責(zé)任公司王建濤等在25和-10 °C下研究了LiCoO₂/Li₃InCl₆(LCO/LIC)ASSLIBs中鋁箔集流體和復(fù)合正極之間的界面演變。

圖1. 集流體界面的表征和模擬

結(jié)果表明，在室溫下，鋁箔和LIC SSE界面處的副反應(yīng)是降低電化學(xué)性能的主要挑戰(zhàn)，這會造成鋁箔腐蝕和LIC分解；在低溫下，除了副反應(yīng)外，低Li⁺和電子轉(zhuǎn)移動力學(xué)限制了無機ASSLIBs的電化學(xué)性能。幸運的是，石墨烯類碳(GLC)涂層改性鋁箔可避免鋁箔與LIC SSE的直接接觸，從而避免鋁箔的腐蝕和LIC SSE的分解。

結(jié)果，實現(xiàn)了顯著改善的電化學(xué)性能，包括更高的容量、降低的電壓極化和更好的循環(huán)穩(wěn)定性，更重要的是，GLC改性顯著提高了倍率性能。

圖2. 室溫下的電化學(xué)性能

研究顯示，GLC-ASSLIB具有102.9 mAh g^-1的高初始容量，在1 C下循環(huán)150次后容量保持率為89.1%，即使在5 C下也實現(xiàn)了69 mAh g^-1的高倍率容量，這超過了美國先進電池聯(lián)盟（USABC）對快充電池的目標(biāo)。

這項研究的結(jié)果表明，集流體作為正極的外部界面對于無機 ASSLIBs 的性能至關(guān)重要，在設(shè)計全氣候環(huán)境下的快充ASSLIBs時，應(yīng)同時考慮界面反應(yīng)和動力學(xué)。

圖3. 低溫下的電化學(xué)性能和XPS表征