塑性SEI的组分筛选及其在固态电池循环过程中的作用示意图。

本报讯 固态锂金属电池因其高能量密度和高安全性被誉为下一代动力电池的发展方向，在电动汽车和大规模储能等方面具有广阔的应用前景，但也面临着同时实现“快充”和“长寿命”的关键挑战。

固态电池商业化长期受困于固态电解质的低离子电导率和固态电解质/电极差的固-固界面稳定性等难题，导致其在大电流密度、低温等严苛工况下易发生界面失效等问题。其中，锂金属负极表面传统富无机组分固态电解质界面（下称“SEI”）相当于电池的一层保护膜，一旦破裂，不仅会拖慢充电速度，更会导致短路等问题，使得固态电池在快充和低温环境下寿命急剧缩短。

针对上述挑战，近日，清华大学深圳国际研究生院康飞宇教授、贺艳兵教授团队与天津大学杨全红教授团队联合攻关，创新性地提出“塑性富无机SEI”的设计理念，开发出兼具优异机械性能、锂离子传输性能和梯度亲锂/疏锂特性的新型塑性SEI，大幅度提升了固态电池在大电流密度下和低温下的循环稳定性。

团队从SEI结构和模型进行源头创新，将“塑性”特征作为新型SEI组分筛选的核心指标，并进行人工智能加速的理论筛选，发现硫化银、氟化银等材料不仅具备良好的塑性变形能力，还能显著降低锂离子的扩散能垒。

在塑性SEI目标组分筛选的基础上，研究团队设计了一种含AgNO₃添加剂和Ag/Li_6.75La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂（LLZTO）填料的有机/无机复合固态电解质，该体系可在固态电池运行中将脆性Li₂S/LiF组分转化为塑性Ag₂S/AgF组分，构建出具有外柔内刚梯度结构的SEI。这种SEI多层级结构协同的设计理念，犹如为锂金属负极量身定制了一套“塑性铠甲”，既保证了在低温和大电流密度条件运行过程中界面层的结构完整性，又实现了高效的离子传输并抑制了副反应。同时研究还显著提升了复合固态电解质的体介电性能，构筑出高效的锂离子传输通道，实现了锂离子的快速、均匀沉积反应。

“塑性SEI”使固态电池展现出优异的电化学性能，即使在-30℃的低温环境中，对称电池仍能在5 mA cm^–2的电流密度和5 mA h cm^–2面积容量下稳定循环7000小时以上。

该工作开创性地将“塑性”作为特征指标，为解决固态电池的界面失效问题提供了全新策略，并为实用化固态电池“快充”与“寿命”难以兼得的问题找到了新的突破口。

研究成果以“用于固态电池的塑性固态电解质界面”为题在线发表于《自然》（Nature）期刊。康飞宇、贺艳兵、杨全红和深圳国际研究生院副教授吕伟、助理教授侯廷政为该论文的共同通讯作者，深圳国际研究生院2025届博士毕业生米金硕、2023级硕士生杨俊、2024届博士毕业生陈立坤和2022级博士生崔雯渟为共同第一作者。

（深圳国际研究生院）