近日，我院纪效波教授在国际权威期刊Angewandte Chemie International Edition (DOI: 10.1002/anie.202410016)发表题目为“Trace Fluorinated Carbon dots driven Li-Garnet Solid-State Batteries”的研究论文。中南大学化学化工学院为第一完成单位，纪效波教授为通讯作者，博士生朱芳俊为第一作者。

全固态锂金属电池因其高安全性和高能量密度，广受关注，被认为是下一代可充电储能器件的有力候选者。在众多固态电解质中，石榴石型Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）凭借其高离子电导率、稳定的电化学性质和宽广的电化学窗口，展现出极大的发展前景。然而，由于LLZO和锂负极之间较差的润湿性以及界面处的电子隧穿效应，导致锂在沉积过程中不均匀，最终形成锂枝晶，严重影响电池性能。因此，构建紧密接触且稳定的Li|LLZO界面以及抑制电子泄露对实现性能优异的固态电池具有重要意义。

本研究提出了一种新型基于石榴石的高性能固态电池，通过微量氟化碳点（FCDs）与锂反应引起的界面能量差异来实现。密度泛函理论（DFT）计算显示，获得的Li-FCD复合负极提高了Li|石榴石界面的黏附功，从而促进了紧密的Li|石榴石界面和均匀的Li⁺沉积。进一步验证表明，由于C-Li₂O-LiF|LLZTO和C-Li₂O-LiF|Li之间显著的界面能量差异，在Li|石榴石界面自发形成了富集的C-Li₂O-LiF成分。此外，形成的Li₂O和LiF有效地阻碍了电子传输和锂枝晶的穿透。这项研究揭示了构建高性能无枝晶锂石榴石界面的新策略，并为石榴石基固态电池的未来发展提供了新的见解。

该项研究得到了国家自然科学基金杰出青年基金、国际合作项目等的支持。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202410016

(一审：尹亮亮  二审：侯红帅  三审：纪效波)