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全固態(tài)金屬鋰電池具有高安全性和能量密度雙重優(yōu)勢潛力，被視為下一代儲能技術(shù)的重要發(fā)展方向。全固態(tài)金屬鋰電池“制造”和“運行”分別要經(jīng)歷“高”和“低”兩種壓力，在高壓力下金屬鋰發(fā)生蠕變易引發(fā)電池短路，而在低壓力下固-固界面會接觸不良，金屬鋰負極本身的體積效應(yīng)嚴(yán)重，循環(huán)中界面劣化問題嚴(yán)重。

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心研究團隊等，開發(fā)出拓撲強化負極（TFA），實現(xiàn)寬壓力耐受低體積效應(yīng)金屬鋰負極。TFA由三維纖維狀Li₅B₄骨架和60%金屬鋰組成，Li₅B₄骨架形成快速鋰擴散路徑，將表面鋰“沉積/剝離”過程變成沿親鋰骨架的鋰擴散輸運行為。TFA體積變化率僅為金屬鋰負極的40%，耐受壓力范圍拓寬至0至50 MPa。TFA對稱電池臨界電流密度提升至5.8 mA cm^-2。相關(guān)成果發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）上。

固體電解質(zhì)/負極間的固-固界面間隙會引發(fā)鋰枝晶生長，危害電池循環(huán)與安全。物理所科研人員等，改變壓力維系固-固接觸方案，提出“動態(tài)自適應(yīng)界面”（DAI）。團隊在硫化物電解質(zhì)（Li_3.2PS₄I_0.2）中預(yù)置可遷移碘離子，在電場下原位形成微米級LiI層。界面層起始終動態(tài)維系界面緊密接觸并兼具離子傳輸能力。聯(lián)合TFA與DAI兩項技術(shù)，團隊實現(xiàn)零外壓全固態(tài)金屬鋰軟包電池穩(wěn)定循環(huán)。該工作是全固態(tài)金屬鋰電池邁向?qū)嵱没年P(guān)鍵一步，為設(shè)計下一代鈉、鉀等固態(tài)電池提供了新思路。相關(guān)成果作為編輯推薦文章，發(fā)表在《自然-可持續(xù)發(fā)展》（Nature Sustainability）上。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院相關(guān)項目等的支持。

TFA聯(lián)合DAI實現(xiàn)全固態(tài)金屬鋰電池零壓力工作