浙江工业大学张俊/香港城市大学刘奇：原位构建LiF/Li₃N/LiₓGa杂化SEI增强长寿命丁二腈基固态锂金属电池

本文由浙江工业大学张俊和香港城市大学刘奇教授团队合作，研究了一种原位构建LiF/Li₃N/LixGa杂化SEI的策略，以增强丁二腈基原位聚合固态锂金属电池的电化学性能与循环稳定性。研究背景基于丁二腈的原位聚合固态电解质因其高离子电导率、宽电化学稳定窗口等优点而备受关注，但其与金属锂直接接触时会导致严重的界面反应，诱发不稳定的固体电解质界面以及锂枝晶的生长。研究通过氟化镓（GaF3）作为添加剂修饰金属锂，设计了一种GaF3改性的原位聚合丁二腈固态电解质（GSNE），在电池循环过程中，GaF3会与金属锂发生原位合金化反应并在金属锂表面原位构建LiF/LixGa杂化SEI，进而避免丁二腈与金属锂的持续副反应。通过多种表征技术，从理论和实验多角度确认了LiF/Li3N/LixGa杂化SEI的产生，并通过有限元模拟和密度泛函理论证明了杂化SEI在加速Li+通量和实现Li+快速传输上的优越性。组装的LFP/GSNE/Li电池表现出优异的倍率性能和出色的循环稳定性，在10C的超高倍率下可以稳定循环3000次并具有91.4%的高容量保持率。