碱金属电极与固态电解质分解界面的电阻特性

锂（Li）和钠（Na）离子电池（LIBs 和 NIBs）的一个关键组分是电解质。在液态电解质 LIBs（NIBs）中使用 Li 金属（Na 金属）作为负极受到若干问题的制约，包括热失控与可燃性、电解质泄漏以及有限的化学稳定性。大量努力投入到固态电解质（SEs）与全固态电池的开发中，其被认为可缓解 Li 金属（Na 金属）接触易燃液态电解质的一些问题。然而，大多数 SEs，如 Li$_3$PS$_4$、Li$_6$PS$_5$Cl 和 Na$_3$PS$_4$，会轻易地与强还原性的 Li 金属和 Na 金属负极发生分解。利用第一性原理计算，我们阐明了 Li$_3$PS$_4$、Li$_6$PS$_5$Cl（及 Na$_3$PS$_4$）分解产物与 Li 金属（Na 金属）电极之间形成的 20 多个固||固界面的稳定性。我们提出，形成异质界面所需的粘附功是量化界面稳定性的重要描述符。随后，我们通过高保真机器学习势（MLP）阐明了 Li 金属负极与所选 SE 分解产物（Li$_3$P、Li$_2$S 和 LiCl）界面处 Li 离子传输阻力的原子尺度起源。利用 MLP 能够在“大型”界面模型（此处为 8320 个原子）上进行纳秒级分子动力学模拟，且精度类似于第一性原理方法。我们的模拟表明，Li 金属与 argyrodite（如 Li$_6$PS$_5$Cl）分解产物之间形成的界面对 Li 离子传输具有阻碍作用。本研究的启示十分重要，因为在三元和四元 SEs 发生化学和/或电化学分解后，二元化合物常见于 Li（Na）金属附近。