電池：固体電池向けの延性固体電解質界面相

固体リチウム金属電池は、実際的な動作条件下で大きな課題に直面している。複合固体電解質のイオン伝導率が1 mS cm⁻¹まで増大した場合でも、電流密度が1 mA cm⁻²を超え面積容量が1 mAh cm⁻²を超えると、固体電池の長寿命サイクルの実現はいまだ困難である。その根本的原因は固体電解質界面（SEI）の脆性であり、低速のリチウムイオン輸送とその結果としてのリチウムデンドライトや重度の副反応を伴う。今回我々は、高電流密度および高面積容量で容易なイオン拡散を可能にしつつ構造的完全性を維持する、無機化合物豊富な延性SEIを報告する。このSEIの延性は、SEI中のLi₂S/LiFと誘電体複合電解質中のAgNO₃との置換反応によって形成される、Ag₂S成分とAgF成分に起因する。こうしたSEIを有する対称なリチウムセルは、15 mA cm⁻²という高い電流密度と15 mAh cm⁻²という高い面積容量であっても、4500時間を超える長いサイクル寿命を示した。さらに今回の延性SEIは、5 mA cm⁻²および5 mAh cm⁻²という実用的な条件下でも、−30℃で7000時間以上の動作も実現した。

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