Amorphous-Carbon-Coated 3D Solid Electrolyte for an Electro-Chemomechanically Stable Lithium Metal Anode in Solid-State Batteries

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作者
Hua Xie,Chunpeng Yang,Yaoyu Ren,Shaomao Xu,Tanner Hamann,Dennis W. McOwen,Eric D. Wachsman,Liangbing Hu
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:21 (14): 6163-6170 被引量:50
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.1c01748
摘要

The use of solid-state electrolyte may be necessary to enable safe, high-energy-density Li metal anodes for next-generation energy storage systems. However, the inhomogeneous local current densities during long-term cycling result in instability and detachment of the Li anode from the electrolyte, which greatly hinders practical application. In this study, we report a new approach to maintain a stable Li metal | electrolyte interface by depositing an amorphous carbon nanocoating on garnet-type solid-state electrolyte. The carbon nanocoating provides both electron and ion conducting capability, which helps to homogenize the lithium metal stripping and plating processes. After coating, we find the Li metal/garnet interface displays stable cycling at 3 mA/cm2 for more than 500 h, demonstrating the interface's outstanding electro-chemomechanical stability. This work suggests amorphous carbon coatings may be a promising strategy for achieving stable Li metal | electrolyte interfaces and reliable Li metal batteries.
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