锂离子电池的比能量和安全性长期以来备受关注，用固态电解质替代有机电解液，有望实现安全性能更好、比能量更高的全固态锂电池。研发具有更高离子电导率、更低活化能和更高锂离子迁移数的无机固态电解质是实现固态电池的前提条件。经过几十年的努力，研究者相继开发了几类具有代表性的无机固态电解质（例如玻璃态硫化物和石榴石型等），其离子电导率已与液态电解质相当。但是，应用于全固态电池时，固态电解质与电极材料之间的界面反应对电池性能有着很大的负面影响，其界面行为还远未被充分理解。最近，浙江工业大学新能源材料与技术研究所的张文魁教授课题组以“Interfacial Reactions in Inorganic All-Solid-State Lithium Batteries”为题在Batteries & Supercaps上发表综述论文，该综述简要回顾了无机固态电解质的发展历史，结合界面研究中的先进表征方法，着重探讨了各种固态电解质与正负极界面的反应机理，总结了改善界面相容性的途径，并对未来研究进行了展望。

对于正极界面来说，由化学和电化学过程驱动的界面反应会引起元素间的扩散(特别是氧化物正极)和固态电解质的分解，且随着界面反应的发生，锂的沉积和剥离会加速界面发生分解，导致界面上的锂离子浓度与界面微观结构一起发生改变，形成空间电荷层，如上图所示；因此有效地控制正极与电解质之间的界面化学反应是实现高性能电池的关键步骤。对于负极界面来说，由于金属锂的高还原性，电解质很容易被还原形成电阻高的界面层，且随着界面反应的发生，锂枝晶的生长不可避免，如下图所示；界面产物的电子电导和离子电导性质决定了是否能形成稳定的负极界面，因此形成离子导电但电子绝缘且不会进一步分解的负极界面，是实现理想的高性能全固态电池的关键步骤。

正负极材料的包覆、电解质的掺杂与复合、正极侧引入稳定的界面层和负极侧原位生成保护层都被认为是改善界面反应的有效策略，如下图所示。考虑到近年来全固态锂电池取得的巨大进展，该综述提出通过对固/固界面进行深度剖析以对其进行合理控制与利用，可为固态电解质应用于全固态电池时的界面设计与修饰提供新的思路。

论文信息：

Interfacial Reactions in Inorganic All‐Solid‐State Lithium Batteries

Chao Zheng, Lujie Li, Kai Wang, Cheng Wang, Jun Zhang,* Yang Xia, Hui Huang, Chu Liang, Yongping Gan, Xinping He, Xinyong Tao, Wenkui Zhang*。第一作者是郑超和李露洁两位研究生，通讯作者为张俊博士和张文魁教授。

Batteries＆Supercaps

DOI: 10.1002/batt.202000147