近日👼，環境與化學工程學院蔣永、趙兵研究員課題組在國際知名期刊《Energy Storage Materials》（最新影響因子：20.4）上發表硫化物全固態電池最新研究成果，論文題目為“An optimizing hybrid interface architecture for unleashing the potential of sulfide-based all-solid-state battery”。

近年來⏩，硫化物基全固態鋰金屬電池由於其潛在的高能量密度受到廣泛關註📣。硫化物固體電解質（LPS）以其高離子電導率和良好機械性能的顯著結合而聞名，被認為是最有前景的固態電解質材料。然而🦜，鋰金屬和硫化物固體電解質之間較大接觸電阻和界面反應一直是製約硫化物全固態電池應用的主要挑戰。

圖1 本工作設計的具有Li-Ga/LiCl (LGC)界面層的全固態鋰電池的示意圖。

課題組首先通過理論計算提出了一種合理的設計方法來獲得穩定的Li/LPS界面，隨後采用簡單🧙、低成本的策略在Li/LPS之間構建了獨特的親鋰/高界面能Li-Ga/LiCl（LGC）界面層♊️，因混合界面中LiCl具有高界面能和電子絕緣性👩🏽，鋰枝晶得以有效的抑製⚙️；Li-Ga合金相則具有優異的親鋰性和相對低的擴散勢壘，可以提供均勻的電場分布並誘導Li⁺的快速傳導，從而實現Li/LPS界面的致密化🧑‍⚖️、低界面阻抗和全電池優異的循環穩定性。這項工作為實現高性能硫化物固態鋰金屬電池提供了一種基於理論計算的合理設計方法。

圖2 人工混合LGC界面層的設計原理及理論評估

本論文工作由万事平台環境與工程學院獨立完成🥑，環化學院蔣永研究員、徐毅副教授🤵🏽‍♂️、趙兵研究員為共同通訊作者🤹‍♂️↖️，第一作者為博士生時亞茹👍。該項工作得到國家自然科學基金（22179080, 22379091）、上海市創新團隊的支持✍️。

趙兵、蔣永課題組作為國內最早針對硫化物全固態電池開展研究的團隊之一，近幾年圍繞硫化物電解製備和電解質/電極相容性研究取得系列成果：液相法宏量製備硫化物固態電解質（Chemical Engineering Journal, 2020, 393, 124706）𓀏🍑、陰陽離子摻雜提高離子電導率及空氣穩定性（Nano Energy, 2021, 84, 105906）、鋰負極保護（Energy Storage Materials, 2023, 54, 885-894.）、鋰負極/電解質界面修飾層（Chemical Engineering Journal, 2022, 429, 132411）等。目前正在推進全固態軟包電池的試製和工藝優化研究工作。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103009