澳大利亚科廷大学邵宗平教授，Chem. Eng. J观点：通过先进复合界面的协同集成优化石榴石型固态锂电池以提升性能

固态电池（SSBs）因其高能量密度和安全性，成为关键的研究方向。然而，SSBs的广泛应用面临界面连接性不足、高电阻、枝晶形成和锂金属负极在镀锂和剥离过程中的体积波动等挑战。在本研究中，我们提出了一种创新且高效的方法，利用TiN诱导转化，生成锂离子导电的TiN材料并解决现有孔隙问题。验证了该复合材料的优越性能。这些结果突显了该材料的强锂亲和力和均匀的锂离子分布，能够有效抑制枝晶生长并增强锂金属电池的循环稳定性。本研究为高性能复合负极的开发提供了宝贵的见解，这对加速固态电池在实际应用中的部署至关重要。

近日，来自澳大利亚科廷大学的邵宗平教授在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上发表题为“Optimization of Garnet-Type Solid-State Lithium Batteries via Synergistic Integration of an Advanced Composite Interface for Elevated Performance”的观点文章。该观点文章新的设计策略通过TiN与熔融锂的转化反应生成高性能Li-Ti合金和Li-N相，形成稳定的导电界面，抑制锂枝晶形成，确保均匀锂沉积。这种方法显著提高了固态电池的性能。

电动汽车（EV）的普及突显了提升锂离子电池（LIBs）能量密度和安全性的迫切需求。固态电池（SSBs）因其高能量密度和固态电解质（SSEs）的不可燃特性，成为解决这一需求的关键领域，吸引了全球研究的广泛关注。高性能的固态电解质（SSEs）是实现SSBs潜力的核心。在众多SSE候选者中，掺钽锂镧锆氧化物（LLZTO）因其室温下显著的离子电导率和对锂的极佳化学稳定性而受到广泛关注。

尽管LLZTO在锂金属电池中展示出巨大潜力，但其应用仍然受到锂枝晶引起的短路问题的制约。锂枝晶问题与使用的固态电解质类型或制造参数无关，而是源于界面不均匀性。界面微观结构缺陷导致局部高电流密度区域，促使锂枝晶在这些热点处优先生长，导致局部压力点和电流引起的晶内裂缝。

针对这一问题，研究提出了多种解决策略，主要涉及LLZTO表面净化和各种中间层改性技术。这些技术包括液态电解质中间层、离子液体层、聚合物层、合金层、电子绝缘层、混合离子/电子导电层以及复合负极。这些策略旨在改善Li|LLZTO界面的电荷传输特性，并提高固态电池的整体性能。

具体来说，Li|LLZTO界面可根据其主要的电荷传输特性分为导电电子、离子以及离子和电子的界面。导电电子界面提供出色的电子导电性、较低的界面能量和对锂的强亲和力，从而显著减少界面电阻。然而，其高电子导电性可能导致锂成核和电子泄漏，引发LLZTO材料内的锂沉积。相比之下，导电离子界面表现出适当的离子导电性，同时保持极低的电导率，这种配置在热力学上对锂金属稳定，促进Li⁺沿界面方向的扩散，有效抑制垂直方向上锂枝晶的生长。

邵宗平，澳大利亚科廷大学杰出教授，南京工业大学教授，先后获霍英东基金，教育部跨世纪优秀人才计划，国家杰出青年基金，国家百千万人才计划，教育部长江学者及国家万人计划等人才项目支持。2015年起担任澳大利亚科延大学John Curtin杰出教授，从事氢能相关领域研究，是国际公认的氢能领域顶级专家。邵宗平教授长期力于新源，特别是氢能的生产和利用的基础和应用研究，至今在国际期刊如Nature(5), Science(1)、Nature Energy (2), Nature Catalysis (1), Nature Communications (13)等发表论文800余篇，其中80余篇被列为ESI高被引论文，被引超过7400 次?(Google Scholar)，H指数131（2024年06月）。邵宗平教授是2107-2023连续入选全球高被引学者，也是?2022和2023年材料和化学双领域入选者之一。申请和授权国际国内专利80余项，承担澳大利亚ARC项目9项，2011年获澳大利亚未来科学奖（Future Fellow）。担任ACS Energy Fuels副主编，Materials Reports: Energy执行副主编，RSC-Journal of Materials Chemistry A, Materials Advances, Willey: Energy Science & Engineering, Exploration，?Elsevier: Materials Review, IOP: Energy Materials, NPG: Scientific Reports, Nanomaterials等杂志的编辑，入选欧盟科学院院士，是国际氢能领域业界公认的顶尖人才，也是国际氢能应用全产业链（从太阳能发电、电化学制氢到燃料电池）领域的顶尖科学家。