锂金属电极与固态电解液形成的界面上的动态行为在全固态电池的性能起到关键作用，以往的相关文献中电池的循环过程中界面变化过程和现象得到人们从多个角度的微米尺度、纳米尺度进行机械力学、化学异质性进行表征。

有鉴于此，哥伦比亚大学Lauren Marbella、Daniel Steingart等报道通过operando声学透射测试（acoustic）、NMR核磁表征、磁共振成像（MRI）结合，解释了界面上多种变化现象（比如接触电阻、形成裂纹等现象）随着电池循环过程中锂晶体微结构的变化。

本文要点：

（1）

通过Operando声学透射测试，对经典的锂离子电池中电池的模量、密度、膨胀变化现象进行表征，声学透射使用超声波区间的声波（1-10 MHz）能够穿透整个电池，同时声波的速率和振幅与电池内部的机械力学性质有关，锂金属在电极上的的剥离和沉积过程可能形成孔洞，导致超声波的强度发生损失，导致声波透射后的强度衰减。

（2）

通过ssNMR、MRI表征技术测试，对微结构的形貌、化学组成进行表征。通过这种化学-机械力学协同表征测试，得出了保证化学结构紧凑（避免锂金属沉积和剥离过程形成孔洞）和包含多个电压极化步骤的界面稳定的条件中所需要的最低压力。测试2-13 MPa区间的压力发现，最低的压力在2-4 MPa，这个结果与其他相关研究结果相符。 

（3）

通过相关技术的结合，对锂金属、Li₇La₃Zr₂O₁₂电解质界面动态过程的影响因素与化学-机械力学变化行为作用的相关，比如在不同压力和存在电压极化作用的变化情况进行理解。

参考文献

Chang, W., May, R., Wang, M. et al. Evolving contact mechanics and microstructure formation dynamics of the lithium metal-Li₇La₃Zr₂O₁₂ interface. Nat Commun 12, 6369 (2021).

DOI: 10.1038/s41467-021-26632-x

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26632-x