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由于其高能量密度和安全性，全固態電池（ASSB）有望成為下一代儲能系統。然而，由于鋰枝晶生長導致倍率能力差，它們的實際應用受到了限制。

在高電流密度下，負極和固體電解質（SE）界面處的鋰遷移速度快于鋰內部原子擴散的鋰補充速度，導致負極和固體電解質界面處形成空隙。這些空隙引起局部電流密度的增加，導致鋰枝晶的生長。

韓國漢陽大學Ungyu Paik, Taeseup Song等人證明了通過在鋰金屬中引入一維鋰化ZnO 納米棒（NRs）可以提高從鋰內部到負極/SE層界面的補充率，從而提高ASSB的倍率性能和循環性能。鋰化ZnO NRs是通過ZnO NRs與Li的轉化反應制備的，由具有混合離子電子導電特性的Li-Zn合金和作為堅固穩定骨架的Li₂O組成。

圖1. 負極形態演變的示意圖和相應的SEM圖像

鋰化ZnO NRs能夠傳導鋰離子，為鋰離子從鋰本身傳輸到鋰和SE之間的界面提供了通道，從而提高了補充率。即使在高電流密度下，Li中的鋰化ZnO NRs也能通過抑制Li/SE界面處的空隙形成來實現界面完整性。

采用鋰化ZnO NRs的鋰離子電池在在0.3 C下300次循環期間沒有短路的情況且表現出穩定的循環性能和優異的倍率性能。這種電極設計概念可以為開發具有強大電化學性能的 ASSB提供指導。

圖2. 基于鋰化ZnO NRs的鋰離子電池的電化學性能

Ion-Conducting Channel Implanted Anode Matrix for All-Solid-State Batteries with High Rate Capability and Stable Anode/Solid Electrolyte Interface, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102045

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漢陽大學AEM: 具有高倍率和穩定負極/固體電解質界面的全固態電池

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