通过低温电子显微镜揭示锂金属与LiPON间固态电解质界面的稳定本质
材料科学
2020-11-20 v2 应用物理
摘要
固态电解质界面（SEI）被视为使用液态与固态电解质的二次电池中最复杂却最未被理解的组分。近期报道表明，SEI的纳米结构对于稳定液态电解质中的锂金属与其化学组成同等重要。然而，全固态电池（ASSB）中此类知识的匮乏阻碍了对某些固态电解质（如LiPON）如何展现对锂金属的优异稳定性的完整理解。表征此类固-固界面十分困难，因为其组分具有埋藏、高反应活性及电子束敏感的特性。通过采用低温电子显微镜（cryo-EM），锂金属与LiPON间的界面被成功保存并探测，揭示出一种具有氮、磷浓度梯度的多层马赛克SEI结构，表现为非晶基质中的微晶。这一独特SEI纳米结构厚度小于80 nm，且显示为稳定、不含任何有机含锂组分或氟化锂组分，这与在最先进有机液体电解质中常见的SEI形成对比。我们的发现揭示了此类SEI作为锂金属电池中稳定锂金属负极关键组分的纳米结构与化学本质。
引用
@article{arxiv.2006.12764,
title = {Unveiling the Stable Nature of the Solid Electrolyte Interphase between Lithium Metal and LiPON via Cryogenic Electron Microscopy},
author = {Diyi Cheng and Thomas Andrew Wynn and Xuefeng Wang and Shen Wang and Minghao Zhang and Ryosuke Shimizu and Shuang Bai and Han Nguyen and Chengcheng Fang and Min-cheol Kim and Weikang Li and Bingyu Lu and Suk Jun Kim and Ying Shirley Meng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.12764},
year = {2020}
}