超薄复合固态电解质（CSSE）由于其超薄的厚度和对锂金属阳极的良好适应性，使其在高能量密度固态电池中具有巨大应用前景。然而，由于无机粉末的聚集而导致的枝晶生长和性能恶化限制了超薄CSSE的实际应用。近日，中国科学院温兆银利用12µm厚烧结石榴石陶瓷骨架实现高能量密度固态锂金属电池。

本文要点：

1) 作者通过铸造方法制备了柔性自支撑Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂（LLZO）陶瓷骨架。随后，通过在陶瓷骨架（CS-CSSE）中对乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（ETPTA）进行原位UV固化，实现了具有3D互连结构的12µm厚CSSE。该设计包括烧结LLZO陶瓷，其可以避免无机相的不均匀分布并调节离子迁移。同时，交联的ETPTA聚合物电解质有助于降低界面阻抗。此外，连续两相界面还可以为Li⁺提供快速传输通道。

2) CS-CSSE在25°C时具有优异的Li⁺迁移数（0.83）和离子电导率（1.19×10^-3 S cm^-1）。所制备的Li|LiNi_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂电池在0.1C下具有185.4mAh g^-1的高放电比容量，平均库仑效率大于99%。相应的软包电池具有376 Wh Kg^-1和1186 Wh L^-1的高能量密度。

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Chengshuai Bao et.al 12 µm-Thick Sintered Garnet Ceramic Skeleton Enabling High-Energy-Density Solid-State Lithium Metal Batteries Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202204028

https://doi.org/10.1002/aenm.202204028