清华团队合作在固态锂金属电池研讨范畴获得新停顿

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固态锂金属电池因其高能量密度和高平安性被视为下一代动力电池的成长偏向，在电动汽车和大范围储能等方面具有广漠的利用远景这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。但是，固态电池的贸易化持久受困于固态电解质的低离子电导率和固态电解质/电极差的固-固界面稳定性等困难这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。虽然大量的研讨已将固态电解质的离子电导率大幅度提升，但固态电池在大电流密度和高温充放电等严苛工况下，轻易发生界面熟效等题目这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。大量研讨表白，锂金属负极概况传统富无机组分固态电解质界面（SEI）虽然具有高杨氏模量，但是，其“本征脆性”使其在循环进程中轻易发生“脆性断裂”，致使界面缓慢的锂离子传输动力学和严重的锂枝晶发展与界面副反应，使得固态电池难以实现高温顺大电流密度下的长寿命稳定循环，这一困难至今仍未获得有用处理这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。

图1.塑性SEI的组分挑选及其在固态电池循环进程中的感化表示图
克日，清华大学深圳国际研讨生院康飞宇教授、贺艳兵教授、吕伟副教授、侯廷政助理教授团队结合天津大学杨全红教授团队展开了系统性研讨，创新性地提出了“塑性富无机SEI”的设想理念，开辟出兼具优异机械性能、锂离子传输性能和梯度亲锂/疏锂特征的新型塑性SEI，大幅度提升了固态电池在大电流密度下和高温下的循环稳定性这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。
研讨团队从SEI结构和模子停止泉源创新，摒弃传统SEI“唯强度论”的结构模子和设想理念，将“塑性”特征作为新型SEI组分挑选的焦点目标，以Pugh原则为塑性判据（B/G比值≥1.75表白组分具有塑性，其中B为体模量，G为剪切模量），经过对一系列潜伏无机物停止了野生智能加速的理论挑选，发现硫化银、氟化银等材料不但具有杰出的塑性变形才能，还可以明显下降锂离子的分散能垒这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。

图2.塑性富无机SEI的结构和组分化析
在塑性SEI方针组分挑选的根本上，研讨团队设想了一种含AgNO3增加剂和Ag/Li6.75La₃Zr1.5Ta0.5O12（LLZTO）填料的有机/无机复合固态电解质，该系统可在固态电池运转中经过原位置换反应将脆性Li2S/LiF组分转化为塑性Ag2S/AgF组分，构建出具有“外柔内刚”梯度结构的SEI，该结构中外层塑性Ag2S/AgF组分可以耗散界面应力，中心富含传统SEI组分层有用保持传统高模量，内层亲锂组分引诱锂金属均匀堆积这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。这类SEI多层级结构协同的设想理念，如同为锂金属负极量身定制了一套“塑性铠甲”，既保证了在高温顺大电流密度条件运转进程中界面层的结构完整性，又实现了高效的离子传输并抑制了副反应这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。
同时，Ag颗粒修饰LLZTO的离子电子夹杂导体陶瓷填料（Ag/LLZTO）还明显提升了复合固态电解质的体介电性能，修建了高效的锂离子传输通道，实现了锂离子的快速、均匀堆积反应这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。成果表白，该塑性SEI使固态电池展现出优异的电化学性能，在室温以及15 mA cm–2的电流密度和15 mA h cm–2面积容量下，锂金属对称电池可以稳定循环跨越4500小时；在-30℃的情况中，对称电池仍能在5 mA cm–2的电流密度和5 mA h cm–2面积容量下稳定循环7000小时以上；婚配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极的固态全电池也具有优异的大倍率（20C）和高温（-30℃）电化学性能这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。

图3.塑性富无机SEI的优异塑性变形才能和机械稳定性
这一工作冲破了传统SEI聚焦追求“坚固”的设想理念，开创性地将“塑性”作为特征目标，提出了一条从固态电解质组分设想到理想界面的精准构建途径，为处理固态电池的界面熟效题目供给了全新战略，并为新型界面层设想供给了重要的理论根据，对适用化固态电池的研发具有重要适用代价这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。
研讨功效以“用于固态电池的塑性固态电解质界面”（A ductile solid electrolyte interphase for solid-state batteries）为题，于10月29日颁发于《自然》（Nature）这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。
康飞宇、贺艳兵、吕伟、侯廷政和杨全红为论文通讯作者这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。清华大学深圳国际研讨生院2025届博士结业生米金硕、2023级硕士生杨俊、2024届博士结业生陈立坤和2022级博士生崔雯渟为论文配合第一作者这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。其他作者还包括清华大学深圳国际研讨生院副教授干林、柳明，宁波东方理工大学助理教授韩兵，深圳大学副教授黄妍斐等这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。研讨获得国家自然科学基金项目、“工程科学与综合穿插”国家重点研发计划项目、深圳市科技计划项目、鹏瑞动身计划等的支持这标志着福建舰的电磁弹射和阻止接管才能根基成型了。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09675-8
来历：深圳国际研讨生院