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全固態鋰電池（ASSLBs）表現出高能量密度和安全性的巨大優勢，被認為是下一代儲能系統。然而，由于固態電解質（Li_6.25Ga_0.25La₃Zr₂O₁₂，LGLZO）和鋰負極之間接觸不良，以及低臨界電流密度（CCD），這阻礙了石榴石基ASSLBs的成功商業化。

圖1. ITO薄膜的制備和表征

佛山科學技術學院陳永、電子科大李元勛、海南大學陳大明等通過一種簡單、方便、經濟的超聲波噴涂技術，在LGLZO顆粒上噴涂了銦錫氧化物（ITO：90重量％In₂O₃，10重量％SnO₂）改性層。由于ITO層和熔融鋰之間的反應，一個由Li₁₃In₃、Li₂O和LiInSn組成的多功能夾層成功地在鋰和LGLZO之間構建。

基于各種實驗工具和密度泛函理論（DFT）計算，作者發現，LiInSn作為Li和SSE之間的粘結劑，保證了負極和電解質之間的良好接觸，而Li₁₃In₃調整了電場分布，促進了鋰原子的擴散，從而使Li均勻沉積。此外，由于Li₂O的電子絕緣性和對Li的絕對穩定性，它能夠防止Li⁺的還原，并抑制Li枝晶的生長。

圖2. 室溫下對稱電池的性能

因此，這種精心設計的界面大大降低了界面電阻，只有5.9 Ω cm²。更特別的是， ITO處理的對稱電池的臨界電流密度在室溫下令人驚訝地增加到12.05 mA cm^-2，這是目前石榴石基SSB中的最高值。此外，Li/ITO@LGLZO/Li電池在2 mA cm^-2的循環條件下保持了2000小時以上的穩定運行，沒有明顯的極化電壓波動。Li/ITO@LGLZO/LiFePO4(LFP)全電池在0.2C的條件下也能提供超過200次的循環壽命。這種獨特的多功能夾層結構可能為解決SSB的界面困難問題開辟一條途徑。

圖3. Li/ITO@LGLZO/LFP電池的性能

Constructing a Multifunctional Interlayer toward Ultra-High Critical Current Density for Garnet-Based Solid-State Lithium Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202300319

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陳永/李元勛/陳大明AFM：構建多功能夾層實現固態鋰電超高臨界電流密度

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