全固態電解質具有優異的機械強度和良好的離子電導率，因此結合金屬鋰負極能夠實現400Wh/kg以上的能量密度，是下一代高能量密度儲能電池的有力競爭者。但是全固態電解質還面對著界面接觸阻抗過大，特別是在正極一側，大大制約了全固態電解質的應用。

為了克服全固態電解質在應用中存在的問題，固/液混合電解質體系是一個可行的方案，近日牛津大學的JingyuanLiu（第一作者）、LeeR.Johnson（通訊作者）和PeterG.Bruce（通訊作者）研究了Li6.5L鉅大鋰電a3Zr1.5Ta0.5O12固態電解質與LP30液態電解質混合使用時的界面穩定性，也就表明LP30電解液會在LLZTO固態電解質表面發生分解，產生一層界面層，導致界面阻抗大幅新增。

在鋰離鋰離子電池廠家子電池中正極是由顆粒狀的含鋰氧化物構成，因此正極呈現疏松多孔的狀態，因此常規的固態電解質與正極材料之間存在接觸較差，存在阻抗過大的問題。理論上通過加入液態電解質能夠較好地解決這一問題，但是之前關于固態/液態電解質界面穩定性的研究多數采用的是La0.55Li0.35TiO3和Li1+xAlxGe2-x(PO4)3固態電解質，但是這兩類固態電解質在金屬鋰表面存在穩定性差的問題，目前能夠與金屬鋰負極穩定接觸的氧化物電解質重要是石榴石類的，例如Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12（LLZTO）固態電解質，因此作者在該項研究中液采用了固態的LLZTO與LP30電解液體系研究了固態電解質與液態電解質之間的界面穩定性問題。

研究表明LLZTO電解質與LP30液態電解質界面存在不穩定性的現象，在經過150h的循環后界面阻抗穩定在了580Ωcm2，因此即便是在5mA/cm2的電流密度下也會在電池內產生3V左右的電壓衰降，這在實際應用中是無法忍受的。

為了分析固態/液態電解質界面的穩定性，作者采用交流阻抗工具對界面阻抗和界面容抗進行了測量，從下圖A中可以看到在循環過程中界面阻抗持續升高，表明固態/液態電解質界面穩定性并不好，作者將阻抗的變化分為了4個區間：在區間1內，界面阻抗的值為220Ωcm2，這表明即便是僅僅裝配完5min，固態/液態界面已經發生了復雜的反應，建立起了較大的阻抗。在區間2范圍內（20min-30h），鋰離子電池界面阻抗新增了大約90%，而容抗則降低了25%，在區間3的范圍內界面阻抗新增了22%，容抗降低了23%，這表明LP30電解液在固態電解質LLZTO表面穩定性較差，發生分解生成了一層界面層，阻礙了Li+的擴散。

通過掃描電鏡圖片能夠看到在反應，在與LP30反應2h后，由于LP30浸入到LLZTO之中，引起了固態電解質形貌的變化，在反應30h后，LLZTO表面則生成了一層平均厚度在350nm的表面層，在反應100h后界面層的平均厚度則達到了420nm。

作者采用XPS工具對LP30電解液與LLZTO固態電解質的分解產物進行了研究，F1s測試結果表明LLZTO表面層存在LiF、LiPF6和PFy，而O1s和C1s則表明表面層中還存在Li2O、CO32-和Li-O-C。

為了分析界面阻抗變化關于電池循環性能的影響，作者采用了4電極體系對電解質在循環過程中的極化行為進行了研究，電流密度為0.1mA/cm2，在循環的初期極化從0.12V新增到了0.19V，意味著界面阻抗新增了700Ωcm2，由于在四電極體系中固態電解質LLZTO有兩個界面，因此每個界面新增的阻抗值為350Ωcm2。

在實際使用中，界面阻抗重要來自兩部分：一部分是金屬鋰/固態電解質界面，另一部分為固態電解質/液態電解質部分。因此一個10um后的LLZTO固態電解質層阻抗為1.2Ωcm2左右，而根據之前的研究金屬鋰/固態電解質界面阻抗可以降低到2Ωcm2左右，但是在該研究中發現LLZTO/LP30界面阻抗卻高達580Ωcm2，這會使得電池在5mA/cm2的電流密度下產生3V左右的電壓降，在實際應用中這是難以接受的。

JingyuanLiu的研究表明石榴石結構的LLZTO固態電解質雖然與金屬鋰之間穩定性較好，但是在與LP30電解液在接觸時卻會導致電解液分解，在LLZTO表面產生LiF、Li2O、Li2CO3，以及一些有機化合物，導致界面阻抗大幅新增，引起電池極化顯著新增，因此在固/液混合體系鋰離子電池開發的過程中，要格外關注固態電解質/液態電解質的界面穩定性問題。

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TheInterfacebetweenLi6.5La3Zr1.5Ta0.5O12andLiquidElectrolyte,Joule4,101–108,January15,2020,JingyuanLiu,XiangwenGao,GarethO.Hartley,GregoryJ.Rees,ChenGong,FelixH.Richter,JurgenJanek,YongyaoXia,AlexW.Robertson,LeeR.JohnsonandPet鋰離子電池erG.Bruce

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