石榴石型SSEs以Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12为代表，具有离子电导率高、电化学窗口宽、化学稳定性和电化学稳定性等优点，是满足高能量密度和高稳定性储能电池要求所必需的。然而，以Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12（LLZT）为例的石榴石型固态电解质（SSEs）在暴露于空气时化学性质不稳定，导致杂质的形成和与Li金属的润湿性差。

在此，中国科学院化学研究所曹安民、Guo Sijie，郑州大学付永柱等人通过湿化学法在石榴石型固态电解质LLZT表面构建了一层亲锂的MgF2纳米薄膜，以解决LLZT与锂金属界面的接触问题。

具体而言，作者通过使用三氟醋酸镁作为分子前驱体，聚丙烯酸作为配位剂的溶剂化-凝胶过程，在LLZT颗粒表面形成连续、无裂纹的MgF2纳米薄膜，并且能够精确控制薄膜厚度。结果显示，引入MgF2中间层后，LLZT颗粒与锂负极之间的接触电阻显著降低，从1190 Ω cm2降至6 Ω cm2，有效抑制了锂枝晶的形成，确保了电池的稳定循环。使用商业化的LiFePO4和LiNi0.83Co0.07Mn0.1O2作为正极材料的全电池展示了高可逆性和良好的倍率性能。

图1. LLZT@MgF2的界面及电化学表征

总之，该工作证明了使用基于溶液的配位辅助沉积工艺构建MgF2纳米膜的可行性，突出了其在固态电池中应用陶瓷LLZT电解质的潜在优势。以三氟乙酸镁为分子前驱体，聚丙烯酸为配位剂，采用表面溶胶-凝胶工艺，通过简单的旋涂处理，首先在基材上沉积了一层无机-有机薄膜。随后的烧结工艺成功地将厚涂层转化为厚度控制在纳米精度的无裂纹MgF2纳米膜。

此外，作者证明了MgF2表面的引入促进了LLZT和锂负极之间的紧密接触可有效地均匀锂离子通量，从而抑制锂枝晶的形成。因此，该项工作揭示了一种简单的基于解决方案的方法，可以高精度地构建氟化物纳米膜，并设想了通过表面工程解决固态电池关键界面挑战的新可能性。

图2. LLZT和LLZT@MgF2制备的全电池的电化学性能

Magnesium Fluoride Interlayers Enabled by Wet‐Chemical Process for High‐Performance Solid‐State Batteries,Advanced Functional Materials 2024

DOI: 10.1002/adfm.202415542