【摘要】 为了实现SSE和电极之间良好的界面兼容性，提出了人工缓冲层(ABLS)来稳定SSB中的界面。

虽然固态锂离子电池(SSB)提供了简化安全措施的机会，但电极材料和固体电解液之间较差的界面兼容性(物理和化学上)严重阻碍了SSB的实际应用。Du[1]等人首先简要地描述了与固体阴极/SSE和固体阳极/SSE界面的稳定性相关的SSB的主要挑战和问题，这对于合理地设计多功能ABL是非常重要的。在此基础上，讨论了建设高质量住宅小区的关键材料。

 

此外，他们还系统地综述了用于阴极侧界面和阳极侧界面的ABL的不同合成路线(技术)。此外，还讨论和回顾了原位和非原位界面观察和分析的表征策略。最后，总结了对基本概念的理解，并对未来的优化研究进行了展望，以实现SSB的自由发展。

 

为了实现SSE和电极之间良好的界面兼容性，提出了人工缓冲层(ABLS)来稳定SSB中的界面。利用人工缓冲层实现了高度稳定的界面，改善了固体电解质与电极之间的物理连接，并提高了界面的化学/电化学稳定性。

 

在过去的几年里，人们对ABL修饰的电极-电解液界面做了大量的相关研究工作，并取得了重大进展。这表明，及时审查这一领域的最新进展是适当的，因为它将为这一领域的新手提供有益的指导，并为进一步发展提供指导。

 

图1 概述与SSB中的接口相关的兼容性问题以及评估这些问题的实验方法。[1]

 

在SSE和其他电池部件(阴极和阳极)之间实现良好的电和离子接触对于制造高性能全固态电池非常重要，不仅对于薄膜SSB，而且对于块型SSB。在SSB中，即使通过热压制造，通常也只能在电极/SSE界面实现点对点连接，导致在电池运行期间存在巨大的界面电阻和集中的局部电场。关于上述问题，为了改善固体电解质和SSB中电极之间的物理接触以实现低界面阻抗，已经进行了许多尝试。

 

对于阳极-SSE界面，它们的表面能量不匹配会导致SSE对熔融Li的润湿行为较差，导致SSE与Li阳极之间的接触不足，导致电荷转移极化大，倍率性能差，整个电池的能量密度低。SSB中金属锂负极的另一个挑战是循环时的体积变化，这源于Li树枝晶的生长。在高电流密度下，所产生的大电场将导致不均匀的Li电镀/剥离，并且SSE的晶界更容易被Li电镀，导致SSE的电势穿透和SSB的最终短路。

 

通常，SSB中的枝晶生长速度比传统的液体电解液电池快。因此，设计高性能的SSB时，设计锂阳极和SSE之间的界面是必不可少的。已经提出了许多方法来设计Li/SSE界面，例如，使用聚合物电解质作为缓冲层，使用人造固体电解质作为缓冲层，以及在小电流密度下进行预活性循环。

 

图2 SSE与(A)Li金属电极和(B)阴极电极的界面接触问题示意图。[1]

 

固体电解质的应用不仅解决了易燃有机液体电解质带来的安全问题，而且可以使用更好的电极材料，如锂金属和高压正极材料，提高固态电池的能量密度。在过去的几十年里，该领域的研究都是为了寻找更好的快速离子导体，而不是设计实用的电池。目前，固态锂离子电池仍然存在一些障碍，包括倍率能力有限、功率和能量密度不足以及循环寿命差。这些障碍大多与固-固界面的性质有关，阻碍了固体固体的实际应用。

 

[1] M. Du, K. Liao, Q. Lu, Z. Shao, Recent advances in the interface engineering of solid-state Li-ion batteries with artificial buffer layers: challenges, materials, construction, and characterization, Energy & Environmental Science, 12 (2019) 1780-1804.

 

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