浙江工业大学陶新永、刘育京SSTR：氟化策略在全固态锂金属电池中的研究进展
全固态锂金属电池目前是最有希望突破高理论容量和高安全性的关键二次电池体系之一。然而，固体电解质的本征缺陷（离子电导率低、力学性能差、抗氧化能力弱等），以及材料界面问题的存在阻碍了其商业化的应用，以复合固体电解质、界面涂层、电解质添加剂等为代表的全固态电池设计被广泛研究以解决上述问题。其中，氟化物及其衍生物具有高电化学稳定性，优异杨氏模量和高效表界面导锂能力，被认为是稳定全固态锂金属电池的重要策略之一。固态电解质中加入氟化物或者掺杂氟元素，即氟化策略，可以提高其抗氧化能力和分子间作用力，进而提升固态电解质的离子电导率、电化学稳定性和机械性能。不仅如此，氟化策略还可以使界面具备优越的离子导电性和化学稳定性来抑制电解质的降解和锂枝晶的生长，从而提高了电池的循环寿命和电化学性能。
近日，浙江工业大学陶新永、刘育京团队综述了氟化策略在全固态锂金属电池中的研究进展。文章讨论了氟化策略在全固态锂金属电池中的典型性应用，首先从离子电导率、电化学稳定性以及机械性能三个方面阐述氟化策略对固态电解质本体的改性效果及其作用机理，其次，文章重点总结了氟化策略对固态电解质/电极界面的改善策略，并从原位衍生氟化界面和非原位衍生氟化界面两种氟化界面构筑方式分析了氟化策略对电池界面的特异性提升作用。特别地，基于团队近年来冷冻透射电镜等界面微观分析的代表性研究结果，从固态电解质界面纳米结构演化的微观角度法分析了氟化策略的增强机制，为全固态锂金属电池的创新性设计和优化提供的前沿性参考。最后，文章提出未来全固态锂金属电池氟化策略潜在的研究方向：1）阐明氟化物在电池界面上的化学组成特征，并探究其作用机制。2）通过电池材料微观可视化手段，进一步探究氟化界面上氟化物的分布、数量和粒径等微观结构特点，建立构效关系。3）探索电负性较低的氟化物对“死锂”的“激活”作用，从可逆容量提升角度证明氟化策略的先进性和必要性。
图1. 固态电解质的氟化改性策略及其微观探究
论文信息：
Fluorinated Strategies Among All-Solid-State Lithium Metal Batteries from Microperspective
Fan Yang, Yujing Liu*, Tiefeng Liu, Yao Wang, Jianwei Nai, Zongxi Lin, Hao Xu, Dan Duan, Ke Yue, Xinyong Tao*
Small Structures
DOI: 10.1002/sstr.202200122
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