綜述背景
全固態(tài)電池（ASSBs）作為未來安全高能電池的關(guān)鍵技術(shù)之一，引起了人們的廣泛關(guān)注。隨著近年來高導(dǎo)電固體電解質(zhì)的出現(xiàn)，鋰離子在電解質(zhì)內(nèi)的擴(kuò)散已不再是瓶頸。然而，許多ASSBs受到庫(kù)侖效率低、倍率性能差和由于ASSB內(nèi)界面電阻高而循環(huán)壽命短的限制。由于ASSBs中各種固體成分的化學(xué)/物理/機(jī)械特性以及固-固接觸的性質(zhì)，ASSBs中存在許多類型的界面。這包括松散的物理接觸、晶界、化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)等等，所有這些都會(huì)增加界面電阻。因此，對(duì)復(fù)雜的界面和相間進(jìn)行透徹和深入的了解對(duì)實(shí)現(xiàn)實(shí)用的高能量ASSBs至關(guān)重要。有鑒于此，加州大學(xué)圣地亞哥分校孟穎（Ying Shirley Meng）、Abhik Banerjee與Xuefeng Wang等人介紹了ASSBs中典型界面和相間的獨(dú)特特征，并總結(jié)了有關(guān)識(shí)別、探索、理解和設(shè)計(jì)它們的最新工作。相關(guān)研究成果以“Interfaces and Interphases in All-Solid-State Batteries with Inorganic Solid Electrolytes”為題，發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊Chem. Rev.上。
全文解讀
1. ASSBs中的界面
與液體電解質(zhì)（LE）不同，固體電解質(zhì)（SE）不能流入或滲透到ASSB中的縫隙和孔隙中，從而導(dǎo)致粒子之間的物理接觸較差。由于ASSBs中的所有成分都是固體，因此制造ASSBs時(shí)需要依次堆疊正極、電解質(zhì)和負(fù)極，從而會(huì)形成大量界面（圖1）。
孔隙：盡管在電池制造過程中可以施加高壓（≥370MPa），但電極和電解質(zhì)仍然保持多孔。這種孔隙率通常在10％至40％的范圍內(nèi)，具體取決于電解質(zhì)和電極材料的壓力和機(jī)械性能。孔隙的存在會(huì)（i）阻礙鋰離子的擴(kuò)散和電荷轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致高的接觸電阻，（ii）誘導(dǎo)鋰枝晶生長(zhǎng)，（iii）增加電池體積，降低ASSBs的體積能量密度。
化學(xué)反應(yīng)：如果電極和固體電解質(zhì)的化學(xué)勢(shì)不匹配，則一旦這兩種材料接觸，就會(huì)發(fā)生自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，分別在負(fù)極側(cè)和正極側(cè)形成固體電解質(zhì)中間相（SEI）和正極電解質(zhì)中間相（CEI）。有益的SEI/CEI應(yīng)該是對(duì)鋰離子導(dǎo)電但對(duì)電子不導(dǎo)電的鈍化層，并能夠擴(kuò)展電解質(zhì)的工作電壓窗口。但如果SEI/CEI是離子和電子的混合導(dǎo)體（MIEC），SEI/CEI將繼續(xù)生長(zhǎng)，并惡化ASSB的性能。用相對(duì)惰性的材料保護(hù)正極/負(fù)極已被證明是減輕化學(xué)反應(yīng)的有效方法。
電化學(xué)反應(yīng)：大多數(shù)SEs的電化學(xué)穩(wěn)定窗口窄，不能在正極和負(fù)極材料的全電壓范圍內(nèi)工作。如果SEs與電子導(dǎo)電材料（包括正極/正極材料、集流體或?qū)щ娞砑觿┏浞纸佑|，則它們會(huì)在高壓下被氧化或在低壓下被還原。將電極材料與匹配的工作電壓窗口相耦合并減慢反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是有益的，這可以降低SE的電化學(xué)反應(yīng)性。
晶界：如果兩個(gè)粒子接觸并且具有不同的電化學(xué)勢(shì)，則存在晶界。鋰離子將從一個(gè)粒子轉(zhuǎn)移到另一粒子，在界面處留下鋰不足的空間電荷層，這大大抑制了界面處的離子傳導(dǎo)。
圖1. ASSBs中經(jīng)歷的界面現(xiàn)象示意圖
2. SEs的電活性界面
除了高遷移數(shù)、高離子電導(dǎo)率和合適的機(jī)械性能外，所需SE的最關(guān)鍵指標(biāo)是其最高占據(jù)分子軌道（HOMO）應(yīng)當(dāng)?shù)陀谡龢O的費(fèi)米能級(jí)（μc）且最低空分子軌道（LUMO）應(yīng)高于負(fù)極的費(fèi)米能級(jí)（μa）如圖2所示。如果正極的費(fèi)米能級(jí)低于SEs的HOMO，則SE會(huì)在正極界面發(fā)生氧化形成CEI。與此類似，如果負(fù)極的費(fèi)米能級(jí)高于SE的LUMO，則SE會(huì)在負(fù)極界面還原，從而形成SEI。CEI或SEI的存在將增加對(duì)界面Li+擴(kuò)散和電荷轉(zhuǎn)移的阻力。
圖2. 與典型的μc和μa值相比，不同類別電解質(zhì)HOMO和LUMO的能帶示意圖
2.1 SEs的電化學(xué)穩(wěn)定窗口
在測(cè)試SE與正負(fù)極材料兼容性之前，獲得其準(zhǔn)確電化學(xué)窗口是必要的先決條件。在測(cè)量SE的電導(dǎo)率時(shí)，如果使用扁平金屬柱塞作為集流體，則與SEs的電子接觸不足；因?yàn)閯?dòng)力學(xué)緩慢，在CV測(cè)量中不會(huì)看到反應(yīng)（圖3a），這通常會(huì)高估產(chǎn)生的SE電化學(xué)窗口。如果在柱塞和SE之間使用導(dǎo)電碳，則可以從低得多的電壓處開始清楚地觀察到SE的分解，即在CV掃描中出現(xiàn)多個(gè)氧化/還原峰。通過這種測(cè)量方法得到的峰與DFT計(jì)算的電化學(xué)穩(wěn)定性的大電位圖相匹配（圖3c）。由于這種方法可以更準(zhǔn)確地說明SE的電化學(xué)窗口，因此應(yīng)廣泛應(yīng)用于各種SE。
此外，SEs的起始氧化電位強(qiáng)烈地依賴于SE結(jié)構(gòu)中的陰離子骨架。陰離子的電負(fù)性及其電荷密度直接影響SEs的氧化穩(wěn)定性。SEs的氧化電位遵循氯化物>氧化物>硫化物>氮化物（Li3YCl6>LLZO>LPS>LiPON）的總體趨勢(shì)，這與電荷密度趨勢(shì)（N3–>S2–>O2–>Cl–）相符（圖3d）。另一方面，SE的還原電勢(shì)取決于其陽(yáng)離子骨架，尤其是陽(yáng)離子可達(dá)到的較低氧化態(tài)及其熱力學(xué)還原電勢(shì)。
圖3. 不同方法的CV掃描原理圖
2.2 工作電壓窗口的調(diào)整
如果ASSBs的工作電壓超過SEs的電化學(xué)穩(wěn)定窗口，則SE將開始進(jìn)行氧化/還原分解。在界面處形成的分解產(chǎn)物取決于工作電壓和電極材料。當(dāng)基于硫化物的SE與諸如LiCoO2（LCO）或NMC的高壓層狀氧化物正極耦合時(shí)，在更高的電壓下氧化分解變得更加嚴(yán)重，導(dǎo)致在第一個(gè)循環(huán)中CEI較厚，庫(kù)倫效率（CE）較低。但當(dāng)使用TiS2和硫作為正極時(shí)，由于工作電壓要低得多（不大于2.4 V，即在SE的穩(wěn)定性窗口內(nèi)），因此ASSB含硫化物的SEs表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能。因此，適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)篩選和尋找兼容的電極材料對(duì)于減輕電解質(zhì)氧化以實(shí)現(xiàn)高能量密度的ASSB至關(guān)重要。
2.3 SEs分解的動(dòng)力學(xué)控制
盡管在第一個(gè)循環(huán)中SE的分解是不可避免的，但可以調(diào)整SE分解的動(dòng)力學(xué)以增強(qiáng)ASSBs的CE。由于SE的電子電導(dǎo)率很差（10–8–10–12 S/cm），因此，高電子電導(dǎo)率的表面會(huì)促進(jìn)SE的分解，例如電極材料和碳添加劑（圖4）。正極材料的粒徑極大地影響了界面接觸和電化學(xué)性能。具有較小顆粒復(fù)合材料的電子電導(dǎo)率比具有較大顆粒復(fù)合材料的電導(dǎo)率高兩個(gè)或多個(gè)數(shù)量級(jí)，而鋰離子電導(dǎo)率保持不變，從而加快了動(dòng)力學(xué)，并提高了正極材料的利用率。此外，研究表明增加正極復(fù)合材料中的碳含量會(huì)導(dǎo)致正極界面電阻的增加和較低的首效。因此，優(yōu)化正極復(fù)合材料，使用最小的碳量，以減少SE的分解，同時(shí)保持正極的高性能是至關(guān)重要的。
圖4. 不同NCM粒徑和含碳量對(duì)電池性能的影響
2.4 SE氧化還原的使用
通常，電解質(zhì)的分解是不可逆的，但也有例外。Tatsumisago等人最近確定了Li3PS4SE的可逆分解，Li3PS4脫鋰后，P-S共價(jià)鍵仍然存在，這有助于可逆地改變Li3PS4的電子結(jié)構(gòu)。使用7:3的Li3PS4：碳復(fù)合正極，可以延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間并實(shí)現(xiàn)185 mAh/g的可逆容量。Meng等人也證實(shí)了硫化物基SE LPSCl的可逆分解，顯示了LPSCl在0–4 V（vs. Li/Li+）窗口內(nèi)具有完全可逆性。特別令人感興趣的是，基于硫化物的SE的可逆動(dòng)力學(xué)位于Li-S電池的工作電壓之內(nèi)。因此，對(duì)于全固態(tài)Li–S電池，使用基于硫化物的SE是一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
3. 正極-SE界面
Takada等人報(bào)道基于LPS的ASSB的限速步驟是通過正極的電荷轉(zhuǎn)移。較高的正極電荷轉(zhuǎn)移阻抗可能是由于不充分的物理接觸，在界面形成或發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)或空間電荷層。
3.1 化學(xué)反應(yīng)
化學(xué)反應(yīng)是由正極材料和SE之間的化學(xué)勢(shì)差引起的。當(dāng)鋰離子的電化學(xué)擴(kuò)散同時(shí)發(fā)生時(shí)，這種差異將更加明顯。這意味著在電化學(xué)循環(huán)期間，尤其是在帶電狀態(tài)下，正極材料與SEs之間的化學(xué)反應(yīng)會(huì)加劇。通過計(jì)算方法分析了具有氧化物正極的硫化物SEs的化學(xué)不穩(wěn)定性（圖5）。通常建立具有不同成分混合物的偽二元相圖，其中所有元素在界面處均處于平衡狀態(tài)。相平衡的反應(yīng)能通過反應(yīng)產(chǎn)物的形成能與正極和SEs的分解能之間的能差來測(cè)量，這在很大程度上取決于組成。值得注意的是，與基于硫化物的SEs相比，基于氧化物的SEs與氧化物正極之間的界面非常穩(wěn)定。此外，化學(xué)反應(yīng)也通過多種電化學(xué)技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，如電化學(xué)充/放電曲線，阻抗測(cè)量和GITT分析。
圖5. 正極-SE界面化學(xué)不穩(wěn)定性對(duì)ASSBs電化學(xué)性能的影響
事實(shí)證明，施加共形和化學(xué)惰性的涂層可有效防止正極材料與SE之間的化學(xué)反應(yīng)，減少空間電荷層效應(yīng)并降低界面電阻。需要注意的是，涂層產(chǎn)生兩個(gè)新的界面：（i）正極涂層和（ii）SE涂層。適用于ASSBs的涂層必須具備以下特性：相穩(wěn)定性、化學(xué)相容性、電化學(xué)穩(wěn)定性、良好的離子電導(dǎo)率、足夠的機(jī)械性能。
圖6. ASSBs有效正極涂層的必要標(biāo)準(zhǔn)
3.2 SE的機(jī)械性能
SE的機(jī)械性能對(duì)于ASSB的制造和性能至關(guān)重要?？勺冃涡允潜夭豢缮俚姆矫?，因?yàn)樗苯愚D(zhuǎn)化為SE的致密能力。通常，基于氧化物的SE非常堅(jiān)硬，需要進(jìn)行高溫退火以減少晶界數(shù)量?；诓ＡЩ蛱沾闪蚧锏腟E更具延展性，因此可以通過簡(jiǎn)單的冷壓在RT下進(jìn)行致密化。從機(jī)械和加工的角度來看，這使得它們?cè)谂c電極材料產(chǎn)生良好的界面方面更具前景。SEs致密化的機(jī)理涉及原子和多面體的擴(kuò)散?？焖贁U(kuò)散有助于輕松地合并晶界。對(duì)于基于Li2S：P2S5的SE，Li+和PS43–多面體可以沿晶界擴(kuò)散并填充顆粒之間的空隙。該擴(kuò)散能力基于SE結(jié)構(gòu)內(nèi)的鍵種類和鍵強(qiáng)度。
另一個(gè)重要的特性是彈性模量，因?yàn)樵贏SSB中，充放電過程中會(huì)發(fā)生體積變化。電極在循環(huán)過程中反復(fù)經(jīng)歷的結(jié)構(gòu)和體積變化會(huì)在SE上引起機(jī)械應(yīng)力。如果SE具有很高的楊氏模量，SE不能輕易地適應(yīng)誘導(dǎo)應(yīng)力，因此，裂紋可能在界面形成。由于電極與電解質(zhì)之間的接觸面積減小，這些裂紋將導(dǎo)致界面接觸電阻增加，這將減慢反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，降低CE并降低倍率性能。通常，基于硫化物SEs的楊氏模量為18-25 GPa（比基于氧化物SEs的160-180GPa低1個(gè)數(shù)量級(jí)）。這可以使SE輕松適應(yīng)由正極體積變化引起的應(yīng)力。
圖7. ASSBs循環(huán)后發(fā)生的機(jī)械變化示意圖
3.3 SE–S（Li2S）界面
由金屬鋰負(fù)極和S正極組成的鋰電池被認(rèn)為是最有前途的下一代電池技術(shù)之一，其材料豐富，成本低，環(huán)保，可實(shí)現(xiàn)高理論比容量(1675 mAh/g)。但是，Li-S電池系統(tǒng)在常規(guī)LE中會(huì)遭受多硫化物（Li2Sn，n=3-8）的溶解和穿梭，從而導(dǎo)致較低的能源效率和有限的循環(huán)壽命。此外，在SEs和金屬Li之間形成的鈍化界面阻止了SEI的持續(xù)形成，而SEI的形成是常規(guī)Li-S化學(xué)反應(yīng)中LEs最終耗盡的原因。全固態(tài)Li-S電池主要面臨著四個(gè)主要挑戰(zhàn)：（i）動(dòng)力學(xué)較差；（ii）正極容量和利用率低；（iii）正極復(fù)合材料的活性負(fù)載低；以及（iv）Li金屬枝晶的生長(zhǎng)。這些問題大多數(shù)與S（或Li2S）和SE的界面電荷（離子和電子）轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)有關(guān)。緩解界面問題的一種有效的方法是利用高能球磨減小S、Li2S和SE的粒徑，這將增加S/SE和S/C的接觸面積，減小Li的擴(kuò)散長(zhǎng)度，改善界面的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)。
3.4 共形界面
對(duì)于實(shí)用的高能量ASSB，ASSB中使用的SE量應(yīng)盡可能低，因?yàn)樗鼈兪请娀瘜W(xué)惰性材料。傳統(tǒng)的手動(dòng)混合不足以在電極和SE顆粒之間實(shí)現(xiàn)緊密的共形接觸。盡管球磨比混合好得多，但有時(shí)會(huì)引起材料之間的化學(xué)反應(yīng)。一種實(shí)現(xiàn)低SE比例共形正極-SE界面的策略是使用PLD將SE沉積到正極表面上。但是，PLD的成本和真空度要求限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用。Jung等人首先將SE溶解在溶劑中，然后添加正極材料，實(shí)現(xiàn)了一種將SE涂覆到正極上的溶液工藝。與傳統(tǒng)的手工混合正極（12％）相比，涂覆電極的孔隙率更低（7％），溶液涂覆LiCoO2電極的表面覆蓋率（81%）比手工混合電極的表面覆蓋率（31%）高2.6倍。
3.5 復(fù)合界面
盡管溶液處理后的涂層降低了電極與SE之間的電荷轉(zhuǎn)移電阻，但與LE相比，ASSB的倍率性能仍然受到限制，這主要是由于原子上沒有潤(rùn)濕的界面。通過使用其他離子傳導(dǎo)性物質(zhì)，有三種可能的有效策略可減輕此類問題。
（1）添加幾滴LE是潤(rùn)濕SE-正極界面的一種非常有效的方法，因?yàn)長(zhǎng)E可以填充所有的間隙，從而更好地在界面間轉(zhuǎn)移離子電荷。
（2）聚合物電解質(zhì)的機(jī)械柔韌性不僅有助于用作粘合劑，而且還有助于潤(rùn)濕界面而不會(huì)阻礙鋰離子的轉(zhuǎn)移，并且可以充當(dāng)機(jī)械緩沖層，以適應(yīng)電極體積變化引起的應(yīng)力。
（3）在Li金屬和LPS之間滴入高摩爾濃度的LE，該LE可分解形成富LiF的人工SEI（圖8d），富含LiF的SEI不僅填充了Li金屬和SE之間的間隙，而且還充當(dāng)離子導(dǎo)體，可實(shí)現(xiàn)均勻的Li離子通量，因此可防止枝晶生長(zhǎng)。
圖8. 由于不完美的接觸、絕緣粘合劑和導(dǎo)電碳而限制鋰離子轉(zhuǎn)移的幾個(gè)固態(tài)界面示意圖及改善策略
4. 負(fù)極界面
人們對(duì)SE越來越感興趣的原因之一是高容量鋰金屬負(fù)極的潛在應(yīng)用，這將使ASSB的能量密度提高至少20％。眾所周知，鋰金屬具有很高的正電性和反應(yīng)性，這意味著它將在室溫下與大多數(shù)SE自發(fā)反應(yīng)，形成SEI。該中間相的化學(xué)、機(jī)械和電子性質(zhì)對(duì)于確定ASSB的長(zhǎng)期電化學(xué)行為和生存能力至關(guān)重要。
4.1 化學(xué)反應(yīng)
根據(jù)SE與Li金屬的反應(yīng)性，存在三種主要的界面類型：（1）熱力學(xué)不穩(wěn)定的界面/室溫下的高分解能；（2）具有極低熱力學(xué)分解能的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的SE；（3）無分解能的熱力學(xué)穩(wěn)定的界面
大多數(shù)二元離子導(dǎo)體對(duì)Li金屬具有化學(xué)穩(wěn)定性，因?yàn)樵? V時(shí)不會(huì)發(fā)生分解（圖9，綠色條）。對(duì)于三元和四元離子導(dǎo)體，其對(duì)鋰金屬的穩(wěn)定性取決于其相應(yīng)的二元分解產(chǎn)物的形成能。這種導(dǎo)體的負(fù)極穩(wěn)定性隨其陰離子的電負(fù)性增加而增加。
圖9. 幾種SEs的電化學(xué)穩(wěn)定性
4.2 負(fù)極物理接觸
盡管基于氧化物的SEs在室溫下表現(xiàn)出高的離子電導(dǎo)率，在10–4–10–3S/cm范圍內(nèi)，但與Li金屬的界面電荷轉(zhuǎn)移阻力明顯更大，并且形成枝晶的臨界電流密度（CCD）小于0.5 mA/cm2，這阻礙了它們?cè)诤嚱饘俚腁SSB中的應(yīng)用。這個(gè)問題的根本原因在于SE和鋰金屬差的物理接觸。由于LLZO的低壓還原穩(wěn)定性（0.05 V vs Li/Li+），使其在室溫下與鋰金屬在動(dòng)力學(xué)上保持穩(wěn)定，因此即使在施加恒定壓力的情況下也難以保持緊密接觸。這種不充分的接觸對(duì)ASSB的循環(huán)有兩個(gè)主要影響：（i）不均勻接觸使鋰金屬的電荷轉(zhuǎn)移電阻至少增加一個(gè)數(shù)量級(jí)；（ii）在電鍍和剝離過程中，鋰金屬-SE界面的不均勻電流分布將成為鋰枝晶形核的“熱點(diǎn)”。提高鋰金屬表面潤(rùn)濕性最常用的方法是在SE與鋰金屬之間涂上一層薄的親鋰涂層。
4.3 機(jī)械效應(yīng)
了解SE和Li的機(jī)械性能對(duì)于增加CCD并抑制ASSB的Li枝晶生長(zhǎng)至關(guān)重要。SEs和Li的三個(gè)主要力學(xué)性能與Li枝晶生長(zhǎng)有關(guān)：（i）SE的彈性行為，（ii）固體的塑性行為（或其硬度），（iii）斷裂韌性。對(duì)于裸露的SE，鍍Li發(fā)生在電極與SE的界面處，然后沿晶界傳播。在晶界界面處沉積的鋰金屬增加了局部電場(chǎng)并促進(jìn)了進(jìn)一步的鋰沉積。這種沉積在SEs上引起應(yīng)力，該應(yīng)力隨著局部電流密度的增加而增加。這一過程取決于循環(huán)過程中的堆積壓力和SEs的力學(xué)性能，因?yàn)檫@直接影響枝晶生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)。鋰金屬的成核、沉積、SE內(nèi)部的生長(zhǎng)以及質(zhì)地在很大程度上取決于施加的壓力。
4.4 液體和固體電解質(zhì)負(fù)極界面/相間的比較
作者還從SEI性能、鍍層策略、枝晶生長(zhǎng)和研究現(xiàn)狀的角度，對(duì)LEs和SEs中Li表面上的SEI進(jìn)行討論。
（1）自發(fā)形成的中間相（SEI）。由于Li/Li 具有最負(fù)的電化學(xué)勢(shì)，因此Li金屬在幾乎所有具有高離子電導(dǎo)率的有機(jī)溶劑和SE中都是熱力學(xué)不穩(wěn)定的。因此，在接觸時(shí)和在電化學(xué)條件下，SEI將易于在Li金屬表面上形成。在有機(jī)LE中，SEI會(huì)通過電解質(zhì)分解而不斷演化，直到其厚度超過電子隧穿范圍和溶劑滲透的厚度為止。
（2）人工界面。在LE和SE中，使用熱力學(xué)穩(wěn)定的涂層（也稱為人工SEI）通常被認(rèn)為是提高Li金屬循環(huán)性的有效方法。該保護(hù)層應(yīng)與鋰金屬保持穩(wěn)定，以減少副反應(yīng)和電解質(zhì)分解，具有高離子電導(dǎo)率和最小的電子電導(dǎo)率，具有強(qiáng)的機(jī)械性能以防止枝晶傳播，并具有高彈性以維持體積膨脹。對(duì)于LE來說，涂層無針孔以避免液體滲透尤為重要。對(duì)于SEs，Li金屬和SE之間的物理接觸仍然存在問題，需要人工SEI在Li金屬和SE之間提供共形接觸，以避免小的間隙和空隙。
（3）鋰枝晶。LE電池中鋰金屬的失效模型是連續(xù)形成的惰性鋰，該鋰會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)耗盡或鋰金屬耗盡。在SE中，存在Li枝晶生長(zhǎng)，導(dǎo)致電池短路?？赡艿脑虬ㄊ┘拥碾娏髅芏?，施加的堆積壓力（可能導(dǎo)致Li蠕變）和晶界電導(dǎo)率。
5. 先進(jìn)的表征技術(shù)
界面設(shè)計(jì)需要對(duì)ASSBs中的界面有充分的了解，包括存在的物種的組成和分布、電子/離子性質(zhì)以及它們?cè)谘h(huán)過程中的演化。因此，必須調(diào)整現(xiàn)有的表征工具，開發(fā)和定制新的先進(jìn)技術(shù)，以達(dá)到和探測(cè)難以捉摸的界面。研究人員回顧了被廣泛應(yīng)用于固態(tài)界面的典型表征工具，解釋它們的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出其他可能有用的技術(shù)，特別是原位表征方法。包括電子顯微鏡技術(shù)、透射X射線顯微鏡（TXM）、X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）、飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜（TOFSIMS）和原子力顯微鏡（AFM）等。
總結(jié)與展望
這項(xiàng)工作對(duì)全固態(tài)電池界面和中間相的最新研究進(jìn)展以及該領(lǐng)域尚存的挑戰(zhàn)進(jìn)行了全面的綜述。大多數(shù)高導(dǎo)電性SE（鹵化物、硫化物、氧化物和氮化物）具有較低的電化學(xué)氧化穩(wěn)定性，導(dǎo)致SE氧化形成CEI。另一方面，除了少數(shù)二元SE（Li2S、Li3P、Li3N和LiF等）外，大多數(shù)SE對(duì)Li金屬不穩(wěn)定，因此形成SEI。盡管到目前為止在ASSBs方面取得了重大進(jìn)展，但在SE、電極材料及其界面方面仍存在許多挑戰(zhàn)。
（1）在考慮電導(dǎo)率和最終的實(shí)驗(yàn)合成之前，必須優(yōu)先進(jìn)行基于特定電極界面性質(zhì)的SEs組分篩選。
（2）定量估計(jì)將有助于設(shè)計(jì)更好的SEs，確定合適的正極，并為高效循環(huán)提供最佳的復(fù)合電極組成。
（3）高壓氧化物正極上的涂層在高溫下由于動(dòng)力學(xué)反應(yīng)緩慢而被電化學(xué)鈍化。迄今為止，尚未研究涂層的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性（>500次循環(huán)）。高溫快速循環(huán)有助于加劇涂層所經(jīng)歷的任何副反應(yīng)，以在更短的時(shí)間內(nèi)檢查穩(wěn)定性。
（4）Li金屬上的親鋰涂層可穩(wěn)定Li-SE界面，以實(shí)現(xiàn)無枝晶的Li沉積（但電流密度較低）。但是，這種親鋰涂層在長(zhǎng)期循環(huán)下和高面容量（4 mAh/cm2）鋰沉積時(shí)的機(jī)械穩(wěn)定性仍然是令人懷疑的。此外，還需要研究新形成界面的機(jī)械性能及其化學(xué)結(jié)構(gòu)及其對(duì)電池循環(huán)的影響。
（5）要全面了解ASSB中的界面特性，需要使用各種表征工具來涵蓋各種時(shí)空尺度。空間尺度包括電荷轉(zhuǎn)移、離子擴(kuò)散、空間電荷層、相變、晶界和物理接觸等現(xiàn)象，而時(shí)間尺度包括電荷轉(zhuǎn)移、離子轉(zhuǎn)移、電解質(zhì)與電極之間的交換，以及界面的動(dòng)態(tài)演變與電荷狀態(tài)的關(guān)系。
