中科院物理所吴凡团队：硫化物固态电解质与有机液态电极界面兼容性突破

关键词：硫化物固态电解质、液态金属锂、界面保护层、PEO-LiTFSI、β-Li3PS4、固态电池、SEI层、吴凡团队

室温液态锂金属可从根本上抑制锂枝晶形核生长，但与硫化物固态电解质界面不兼容，会发生剧烈化学反应。中科院物理所吴凡团队在解决这一长期固-液界面相容性难题上取得突破，开发出PEO-LiTFSI和β-Li3PS4/S两种兼容性强的界面保护层，实现了大于1000h的稳定循环。

核心问题

硫化物固体电解质（SE）与有机液体电极（LE）之间的固-液界面问题一直难以克服。裸露的Li7P3S11与Li-BP-DME接触后，会形成松散、多孔的SEI层，无法有效阻挡液态金属锂与硫化物SE的反应，导致电池内阻增加、循环性能下降。

解决方案：双界面保护层技术

• PEO-LiTFSI聚合物界面层：具有化学/电化学稳定性、高Li+导电性和电子绝缘性，可有效阻止液态金属锂对硫化物的侵蚀。循环后厚度仅略有减少（3.56μm→3.29μm），仍保持致密
• β-Li3PS4/S界面层：β-Li3PS4/S与醚基液体电解质反应的唯一产物是DME溶解的Li3PS4，不溶于各种有机极性溶剂，从而阻止进一步溶解和侵蚀

测试结果

在PEO-LiTFSI界面保护层的对称电池中，循环1000小时后阻抗和极化电压值仍然很小；带有β-Li3PS4/S界面保护层的对称电池也可稳定循环1100h，阻抗很小。这一成果为解决硫化物SE和有机LE的固-液界面相容性问题提供了宝贵方法。

发表期刊：ACS Nano（IF=18.9）
DOI：10.1021/acsnano.3c03532

来源：长三角物理研究中心（IOPLY）
原文链接：https://www.ioply.cn/html/content_554098.html