重磅！麻省理工，最新Nature Nanotechnology！

本文针对石榴石型固态电解质Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）多晶材料在较高电流下易出现内部锂沉积和短路的问题展开研究。研究背景是即使界面经过工程化改良，晶界处的局域锂成核仍难以避免，且晶界同时表现出低离子传输和高电子导电的异常特性。研究目的旨在揭示LLZO晶界失效的根本机制，即锂空位（V′Li）在晶界芯部热力学偏聚形成负空间电荷势垒（约−0.15V），导致空间电荷层中Li⁺载流子耗尽而空穴积累，进而降低晶界离子电导、提高电子电导约30倍，使晶界成为内部锂金属成核和短路失效的热点。结论表明，通过提高烧结氧分压（如O₂气氛）或引入Ta供体掺杂，可有效补偿负晶界电荷、缩小空间电荷区宽度、降低电子电导，并将临界电流密度从约0.32提升至接近1 mA cm⁻²。该工作为无机固态电解质的晶界失效机制提供了统一的空间电荷理论解释，并提出了可操作的工程策略。