金属锂具备高理论比容量及低氧化另有原电位，与高电压正极匹配可晋升锂电池能量密度。传统的有电机解液系统没法满意锂金属电池的宁静性要求，具备宽电化学窗口及不容易燃的固态电解质被视为晋升电池宁静性及能量密度的合理解决方案。石榴石型LLZO氧化物具备高离子电导率及对于金属锂稳定等上风，是一种运用远景广漠的固态电解质。但因为固态电解质外貌碳酸锂绝缘层及金属锂外貌氧化层的存于，怎样经由历程简朴靠得住的工艺实现并连结固态电解质-锂金属界面的优良浸润是一年夜挑战。

近日，清华年夜学质料学院汪长安教授及董岩皓助理教授提出于熔融金属锂中加入反映型氮化镁添加剂，经由历程化学反映驱动力实现了添加剂的匀称疏散，原位天生的氮化锂具备强反映活性，促成了熔融锂对于容器的润湿及铺展，简化了电池组装历程，同时提高了金属锂对于石榴石电解质的浸润性，降低了界面电阻，提高了固态电解质对于锂枝晶的耐受能力及电池的轮回稳定性。

图1. 反映性氮化镁添加剂简化了电池组装工艺，修筑了高浸润性超薄锂负极

初始态熔融锂于坩埚内部呈球状，加入氮化镁后搅拌，熔融锂可于不锈钢坩埚底部铺展，外貌氧化膜易被刮刀去除了，袒露出新鲜的金属锂。相比原始状况的熔融锂，电解质外貌可获得厚度匀称的超薄金属锂负极（小在20微米），且界面接触优良，无较着漏洞。本文提出反映疏散及反映浸润的机制来注释试验征象。氮化镁与金属锂的化学反映为氮化镁粉末于熔融锂中的疏散提供了强驱动力，可视为反映疏散历程。反映原位天生的氮化锂具备强反映活性，可于高温下与不锈钢发生微量界面反映，使患上熔融锂很快润湿坩埚底部，添加剂种类可扩大至氮化钛、氮化锆、氮化钽及氮化铌等氮化物，都可容易实现对于不锈钢的润湿，从而撑持此看法的普适性。近似地，氮化锂也可能与氧化物电解质于界面处发生反映，促成锂与石榴石界面的更慎密联合。

本文划分测试了加入氮化镁先后锂对于称电池的长轮回性能。加入添加剂后，锂对于称电池于室暖和40℃下、以0.3mA/cm2电流密度都可稳定轮回跨越400小时。此外，本文另有验证了其于0.5mA/cm2的更年夜电流密度下可稳定轮回跨越700小时，证实了优良的界面轮回稳定性。

图2. 加入氮化镁添加剂先后的锂对于称电池轮回性能对于比

本文经由历程向熔融锂中加入少少量氮化镁作添加剂，改善了锂对于石榴石电解质的润湿举动，降低了锂电池组装试验难度，于锂/石榴石电解质界面实现了较强的界面联合及卓着的电化学稳定性。反映疏散及反映浸润的机制为电化学性能的改善提供了可能的注释，未来有望运用在其它器件中修筑高质量电化学界面。相干结果近日以“Reactive Magnesium Nitride: A Drop-in Solution for Lithium/Garnet Wetting in All-Solid-State Batteries”为题发表于《Angewandte Chemie International Edition》期刊上，清华年夜学质料学院2018级博士生亚洲必赢24小时客服-陈林辉为第一作者，清华年夜学质料学院董岩皓助理教授及汪长安教授为本文配合通信作者。该研究获得国家天然科学基金项目撑持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202305099

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