华科谢佳/余创EEM：通过改变电解质分布调整固固界面实现高性能固态电池

固固界面是高性能固态电池的主要挑战。固态电解质（SEs）在固态电池有效界面的形成中起着至关重要的作用。

华中科技大学谢佳、余创等通过调整不同粒径的电解质分布来构建在不同工作温度下具有优异性能的固态电池。

图1 具有不同L-和S-SE分布的双层正极混合物和固态电解质的表征

在正极混合物中引入更小尺寸的Li_5.5PS_4.5Cl_1.5导致活性材料和固态电解质之间更好的固/固界面接触，这有助于构建有效的离子导电框架并有助于优异的电化学性能。

此外，具有更好结晶度的较大的Li_5.5PS_4.5Cl_1.5电解质为电解质层提供了优异的离子电导率。因此，在正极混合物中使用小尺寸固态电解质而在电解质层中使用大尺寸电解质的固态电池配置（S/L）在室温和-20℃下表现出最佳的电池性能。

图2 不同结构（L/L，S/L，L/S，S/S）固态电池的室温电化学性能

然而，原位堆压和SEM结果证实，高温（60℃）下L-SE的较大应力变化破坏了电解质层中不同颗粒之间的固固接触，从而导致S/L电池性能较差。而S/S电池在循环过程中，由于小尺寸电解质具有优越的结构完整性，因此显示出更好的循环能力。

该研究的策略和结果为通过固-固界面定制具有优异电化学性能的全气候固态电池提供了新的思路。

图3 S/L和S/S电池的电化学性能

Tuning solid interfaces via varying electrolyte distributions enables high performance solid-state batteries. Energy & Environmental Materials 2021. DOI: 10.1002/eem2.12308

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