全固态锂金属电池的发展，需要在固态电解质solid-state electrolytes (SSEs)方面取得突破，以实现高电流密度和高容量（>3mAh cm-2）时，抑制锂枝晶生长，并在晶体结构、离子导电性和刚性方面创新固态电解质SSE。
今日，加拿大 西安大略大学（The University of Western Ontario），美国马里兰大学帕克分校（University of Maryland，College Park），橡树岭国家实验室 (Oak Ridge National Laboratory) 合作在Nature Nanotechnology上发文，报道了一种超离子导电，高度锂兼容和空气稳定的富空位β-Li3N固态电解质SSE。这种富含空位的β-Li3N固态电解质SSE，在25°C时，显示出了2.14×10^−3S cm-1的高离子电导率，超过了几乎所有已报道的氮化物基固态电解质SSE。Li-和N-空位介导的快速锂离子迁移机制，关涉空位触发以降低活化能和增加的移动锂离子数量。利用富空位β-Li3N作为固态电解质SSE中间层，以及锂钴氧化物lithium cobalt oxide (LCO) 和富镍LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2（NCM83）正极的全固态锂金属电池，表现出了优异的电池性能。锂钴氧化物LCO在1.0C时，经过5,000次循环后，容量保持率为82.05%（95.2mAh G-1），NCM83在1.0C下经过3,500次循环后，容量保持率为92.5%（153.6mAh G-1），表现出极其稳定的循环性能。利用富空位的β-Li3N SSE和NCM83正极，全固态锂金属电池成功地实现了高达5.0C温和快速充放电速率，保持了60.47%容量。值得注意的是，这些电池表现出了很高的面积容量，紧凑型颗粒型电池约为5.0mAh cm-2，全固态锂金属袋电池约为2.2mAh cm-2。![]()
第一作者：Weihan Li, Minsi Li, Shuo Wang, Po-Hsiu Chien.通讯作者：Jue Liu, Yifei Mo, Tsun-Kong Sham & Xueliang Sun通讯单位：The University of Western Ontario，University of Maryland，College Park，Oak Ridge National LaboratorySuperionic conducting vacancy-rich β-Li3N electrolyte for stable cycling of all-solid-state lithium metal batteries. 全固态锂金属电池稳定循环的超离子导电富空位β-Li3N电解质。![]()
图1: 晶体结构和锂离子扩散性能。
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图2: 空位介导的超离子扩散特征。
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图3: 锂金属和空气的化学稳定性。
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图4: 全固态锂对称电池研究。
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图5: 具有锂钴氧化物lithium cobalt oxide，LCO正极的全固态锂电池研究。
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图6: 具有 LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2，NCM83正极的全固态锂电池研究。
Li, W., Li, M., Wang, S. et al. Superionic conducting vacancy-rich β-Li3N electrolyte for stable cycling of all-solid-state lithium metal batteries. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01813-zhttps://www.nature.com/articles/s41565-024-01813-z声明：仅代表译者观点，如有不科学之处，请在下方留言指正！
