Bulk-to-interface fluorination for stable and low-pressure all-solid-state lithium metal batteries

材料科学 锂(药物) 金属 化学工程 金属锂 无机化学 化学 过渡金属 电化学 纳米技术
作者
Junwu Sang,Changhong Wang,Wenchuang Yuan,Shanshan Jiang,Shaoke Guo,Xing Cheng,Minghui Li,Zhen Shi,Yan-Bing He,Xueliang Sun,Zhen Zhou
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1) 被引量:4
标识
DOI:10.1038/s41467-026-73012-4
摘要

All-solid-state lithium metal batteries are widely considered promising next-generation energy storage systems owing to high specific energy and enhanced safety. However, their practical deployment is hindered by high stack pressure and inferior electrochemical performance. Here, we exploit the fast thermodynamic diffusion of fluorine atoms to design a core-shell structured sulfide electrolyte, Li5.4PS4.4Cl1.4F0.2-0.2LiF, featuring 50 nm LiF nanoshell and F-enriched bulk. During electrochemical operation, fluorine atoms diffuse into the LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2 positive electrode lattice, enhancing structural robustness and mitigating mechanochemical failure, while the LiF nanoshell stabilizes both the Li metal negative electrode and positive electrode interfaces through spontaneous fluorination diffusion. As a result, full cells demonstrate good electrochemical performance, including long cycle life, high-voltage stability, and robust operation across a wide temperature window. Furthermore, all-solid-state pouch cells operated under a low stack pressure of 2.5 MPa exhibit stable cycling over 350 cycles (1 C) with 85% capacity retention, and achieve a high specific energy of over 400 Wh/kg (based on solid electrolyte, Li metal, and positive electrode materials). This bulk-to-interface fluorination strategy effectively mitigates mechanochemical failures, offering an alternative pathway toward low-pressure, long-life, and high-energy all-solid-state batteries. All-solid-state batteries have attracted widespread attention due to their potential for high specific energy and safety, but they struggle to operate stably under low pressure. Here, the authors reveal that fluorine atoms can spontaneously form stable bulk and interfacial structures through rapid diffusion kinetics, thereby improving the ability of all-solid-state batteries to operate stably under low pressure.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
日富一日的fighter完成签到,获得积分10
刚刚
SciGPT的应助被施昊焱采纳,获得10
刚刚
陈蔡宇发布了新的文献求助10
2秒前
aaaa的应助被欢喜芙蓉采纳,获得30
2秒前
3秒前
wj发布了新的文献求助10
5秒前
田様的应助被纯真的凝安采纳,获得10
5秒前
6秒前
6秒前
zzzz发布了新的文献求助10
7秒前
Laura发布了新的文献求助10
7秒前
Lu完成签到,获得积分20
8秒前
王嘉欣完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
古田森森完成签到,获得积分10
9秒前
nanqi发布了新的文献求助20
10秒前
vffg完成签到,获得积分10
10秒前
zzzz发布了新的文献求助10
11秒前
糟糕的学姐完成签到 ,获得积分10
11秒前
369ninja的应助被王嘉欣采纳,获得30
11秒前
YY发布了新的文献求助10
13秒前
小蘑菇的应助被Lu采纳,获得10
13秒前
叫我阿生吧完成签到 ,获得积分10
13秒前
GENG完成签到,获得积分10
14秒前
欢喜芙蓉完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
MXYY1101完成签到,获得积分10
16秒前
青年才俊发布了新的文献求助10
16秒前
Ava的应助被菜包猪采纳,获得10
17秒前
陈蔡宇完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
18秒前
爆米花的应助被酷酷宛采纳,获得10
18秒前
danniers完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
杨柳完成签到,获得积分10
20秒前
ZY完成签到 ,获得积分10
21秒前
doudou完成签到 ,获得积分10
22秒前
23秒前
nanqi发布了新的文献求助10
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8143508
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9542931
关于积分的说明 21654782
捐赠科研通 7728876
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3422053
关于科研通互助平台的介绍 2547404
邀请新用户注册赠送积分活动 2464899