由界面反应产生的大界面电阻被广泛认为是硫化物电解质（SEs）基全固态锂电池（ASSLBs）面临的主要挑战之一。然而，SEs和典型的层状氧化物正极之间大界面电阻的根本原因尚未完全了解。有鉴于此，加拿大西安大略大学孙学良教授、多伦多大学Chandra Veer Singh、布鲁克海文国家实验室Dong Su等人通过XPS、X射线吸收光谱（XAS）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）揭示了单晶LiNi_0.5Mn_0.3Co_0.2O₂（SC-NMC532）和硫化物电解质Li₁₀GeP₂S₁₂（LGPS）之间的界面反应的初始触发机制，并揭示了相关的近表面结构变化。

本文要点：

1）研究发现，层状SC-NMC532的界面氧损失氧化了SEs，在界面上产生了磷酸盐(PO₄^3-)、硫酸盐(SO₄^2-)和亚硫酸盐(SO₃^2-)等氧物种。同时，界面氧的损失引起了氧化物正极界面结构的变化，从层状结构变为岩盐结构。

2）此外，实验还发现，高电压（2.5~4.4 V vs. Li⁺/Li）可以电化学诱导界面上非氧物质的形成，如多硫化物和单质硫。这些高度氧化的界面物种以及界面结构的变化阻碍了锂离子（Li⁺）的界面输运，从而导致了SE基ASSLBs的大界面电阻。

3）更有趣的是，广泛采用的界面涂覆策略可以有效抑制氧化正极的界面氧损失和局部界面结构的一致变化，但不能防止电化学诱导的非氧物种（如多硫化物、元素S₈）的形成。这是首次分别讨论了正极/SE界面上伴随界面结构变化的电化学和化学反应。

这些发现为典型SE与层状氧化物正极之间的大界面电阻提供了更深入的认识，为今后SE基ASSLBs的界面设计提供了帮助。

Changhong Wang et al. Deciphering Interfacial Chemical and Electrochemical Reactions of Sulfide-Based All-Solid-State Batteries. Adv. Energy Mater. 2021, 2100210.

DOI: 10.1002/aenm.202100210.

https://doi.org/10.1002/aenm.202100210