Batteries à lithium métallique à état solide avec un cycle prolongé permis par des interfaces solides adaptatives dynamiques

Améliorer la stabilité du cyclage à long terme des batteries à lithium (Li) métallique à état solide (SSBs) est un défi important en raison de la célèbre perte de contact interfacial solide-solide résultant de l'expansion et de la contraction répétées des anodes en Li. Ici, il est rapporté que des SSBs à haute performance sont rendues possibles en construisant des électrolytes en brique et mortier qui peuvent s'adapter dynamiquement aux changements d'interface pendant le cyclage. Un film d'électrolyte avec une contrainte mécanique élevée (250 %) est fabriqué en remplissant des électrolytes viscoélastiques (600 % de déformation) et piézoélectriques en bloc-copolymère (mortier) dans un film de nanofibres de conducteur mixte Li0,33 La0,56 TiO3-x (brique). Pendant le placage de Li, les électrolytes peuvent homogénéiser le champ électrique interfacial et générer de la piézoélectricité pour promouvoir un dépôt de Li uniforme, tandis que le mortier peut adhérer à l'anode Li sans désintégration interfaciale lors du décapage réversible du Li. En conséquence, les électrolytes montrent une excellente compatibilité avec les électrodes, menant à une cyclabilité électrochimique prolongée à température ambiante. Les cellules symétriques Li//Li fonctionnent de manière stable pendant 1880 h sans former de dendrites, et les batteries complètes LiFePO4/Li offrent une efficacité coulombique élevée (>99,5 %) et une rétention de capacité (>85 %) sur plus de 550 cycles. De manière plus pratique, les cellules en sachet affichent une excellente flexibilité et sécurité pour des applications pratiques potentielles.