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In Situ Formed Li–Ag Alloy Interface Enables Li10GeP2S12-Based All-Solid-State Lithium Batteries
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-10-14 , DOI: 10.1021/acsami.1c16356 Mengqi Li 1, 2 , Dong Zhou 2 , Chao Wang 2 , Wei Weng 2, 3 , Miao Jiang 2, 3 , Gaozhan Liu 2, 3 , Xiayin Yao 2, 3 , Hao He 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-10-14 , DOI: 10.1021/acsami.1c16356 Mengqi Li 1, 2 , Dong Zhou 2 , Chao Wang 2 , Wei Weng 2, 3 , Miao Jiang 2, 3 , Gaozhan Liu 2, 3 , Xiayin Yao 2, 3 , Hao He 1
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All-solid-state lithium-metal batteries (ASSLMBs) have received great interest due to their high potential to display both high energy density and safety performance. However, the poor compatibility at the Li/solid electrolyte (SE) interface and penetration of lithium dendrites during cycling strongly impede their successful commercialization. Herein, a thin Ag layer was introduced between Li and Li10GeP2S12 for the in situ formation of a Li–Ag alloy interface, thus tuning the interfacial chemistry and lithium deposition/dissolution behavior. Superior electrochemical properties and improved interfacial stability were achieved by optimizing the Ag thicknesses. The assembled symmetric cell with Li@Ag 1 μm showed a steady voltage evolution up to 1000 h with an areal capacity of 1 mAh cm–2. Moreover, a high reversible capacity of 106.5 mAh g–1 was achieved in an all-solid-state cell after 100 cycles, demonstrating the validity of the Ag layer. This work highlights the importance of the Li/SE interface re-engineering and provides a new strategy for improving the cycle life of ASSLMBs.
中文翻译：
原位形成的锂银合金界面使基于 Li10GeP2S12 的全固态锂电池成为可能
全固态锂金属电池（ASSLMBs）因其在高能量密度和安全性能方面的巨大潜力而备受关注。然而，锂/固体电解质（SE）界面的相容性差和循环过程中锂枝晶的渗透严重阻碍了它们的成功商业化。在此，在 Li 和 Li 10 GeP 2 S 12之间引入了薄的 Ag 层，用于原位形成 Li-Ag 合金界面，从而调整界面化学和锂沉积/溶解行为。通过优化银厚度实现了优异的电化学性能和改善的界面稳定性。具有 Li@Ag 1 μm 的组装对称电池表现出高达 1000 小时的稳定电压演变，面积容量为 1 mAh cm –2。此外，全固态电池在 100 次循环后实现了 106.5 mAh g –1的高可逆容量，证明了 Ag 层的有效性。这项工作强调了 Li/SE 界面重新设计的重要性，并为提高 ASSLMB 的循环寿命提供了新的策略。
更新日期：2021-10-27
中文翻译：
原位形成的锂银合金界面使基于 Li10GeP2S12 的全固态锂电池成为可能
全固态锂金属电池（ASSLMBs）因其在高能量密度和安全性能方面的巨大潜力而备受关注。然而，锂/固体电解质（SE）界面的相容性差和循环过程中锂枝晶的渗透严重阻碍了它们的成功商业化。在此，在 Li 和 Li 10 GeP 2 S 12之间引入了薄的 Ag 层，用于原位形成 Li-Ag 合金界面，从而调整界面化学和锂沉积/溶解行为。通过优化银厚度实现了优异的电化学性能和改善的界面稳定性。具有 Li@Ag 1 μm 的组装对称电池表现出高达 1000 小时的稳定电压演变，面积容量为 1 mAh cm –2。此外，全固态电池在 100 次循环后实现了 106.5 mAh g –1的高可逆容量，证明了 Ag 层的有效性。这项工作强调了 Li/SE 界面重新设计的重要性，并为提高 ASSLMB 的循环寿命提供了新的策略。
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