近日，银河galaxy娱乐游戏中心(亚洲)集团有限公司徐骏教授、宋虎成副研究员课题组在高能长寿命固态锂-二氧化碳电池方面取得新进展。针对高温下锂电池的研究空白，引入高温下稳定且具有高锂离子电导率的三元熔融盐人工界面层，制备了一款在高温(90℃至170℃)下安全且稳定的固态锂-二氧化碳电池。同时，针对锂-二氧化碳电池放电产物（Li2CO3）难以分解的关键挑战，报道了一种基于原位内建的等离激元异质结构来实现超低充电电位和长循环寿命固态锂-二氧化碳电池的新策略。
动力电池是新能源汽车不可或缺的组件。相比于传统的基于液态电解质的锂离子电池，全固态金属锂电池具有高比能、安全、宽操作温度及电化学窗口等优势，是解决动力电池安全问题的有效途径之一。然而，固态电解质/电极界面在低温下低的离子传输和高温下加剧的界面反应，使得全固态锂金属电池在0℃以下的低温和90℃以上的高温区均难以运行。
图1. 高温(90℃至170℃)安全稳定的固态锂-二氧化碳电池
(Adv. Energy Mater. 2022, 2201866）
针对金属锂与固态电解质(特别是LAGP)之间高温下加剧的界面反应及由此引发的着火等安全问题，科研团队以高温下稳定且具有高锂离子电导率的三元熔融盐作为人工界面层来改善高温下金属锂/固态电解质之间的界面物理接触和化学稳定性，报道了一款在高温(90℃至170℃)下安全且稳定的固态锂-二氧化碳电池。该熔融盐界面层的引入有效地提升了金属锂与固态电解质之间的接触，抑制了该界面在高温下因起火燃烧等引发的安全隐患。基于此制备的固态锂-二氧化碳电池在150℃的高温下，以500 mA g-1定容500 mAh g-1可稳定循环980 圈。
图2. 超低充电电位长寿命的固态锂-二氧化碳电池
(Nano Energy, 2022,100,107521)
针对该电池体系中放电产物Li2CO3难以分解的关键挑战，科研团队在提出的太阳能光热电池技术的基础上报道了一种基于原位内建的等离激元异质结结构来实现超低充电电位和长循环寿命固态锂-二氧化碳电池的新策略。基于此，获得的固态Li-CO2电池以500 mA g-1和500 mAh g-1在＜3.0 V的超低充电电位下可稳定可逆循环。基于此，获得了截至目前报道的充电电位最低和循环寿命最长的固态锂-二氧化碳电池。
相关成果分别以 “A high-energy long-cycling solid-state lithium-metal battery operating at high temperatures”、“An ultralow-charge-overpotential and long-cycle-life solid-state Li-CO2 battery enabled by plasmon-enhanced solar photothermal catalysis”为题，发表在《Advanced Energy Materials》和《Nano Energy》上。银河galaxy娱乐游戏中心(亚洲)集团有限公司的宋虎成副研究员和徐骏教授为论文的通讯作者，2019级博士生王胜为第一作者。
本工作得到了南京大学周豪慎教授、余林蔚教授和陈坤基教授的指导和帮助。工作获得了国家重点研发计划项目、基金委创新研究群体、国家自然科学基金重点和青年项目、江苏省青年基金和南京大学卓越计划等的支持。此外，还得到了南京大学固体微结构物理国家重点实验室及人工微结构科学与技术协同创新中心等平台的支持。
