黄云辉/沈越/罗巍ACS Energy Lett.:通过超声成像评估固态软包电池的界面稳定性

界面处的化学/电化学稳定性极大地影响了固态电池（SSB）的性能。然而，由于界面的潜在未知性质和缺乏适当的表征方法，SSB中的界面行为仍然难以捉摸。

在此，华中科技大学黄云辉教授、沈越副教授及同济大学罗巍教授等人证明了超声成像技术是研究固态软包电池界面稳定性的有力工具。超声波通过气体或空隙时会显著衰减，因此对界面接触和副反应的质量非常敏感。

作者采用超声成像以Li/固态电解质（SSE）/Li和LiCoO₂（LCO）/SSE/Li固态软包电池作为演示进行了研究，即使是微量的气体产生或接触损失也可以反映在超声扫描图像上，以图形方式显示界面处的副反应和结构演变。与以往的研究相比，超声成像在充放电循环过程中进一步与差分电化学质谱（DEMS）、XPS和FT-IR相结合，显示出与各种电化学测量出色的兼容性，可以多维讨论负极和正极界面的失效机制。

图1. 研究SSB界面的超声成像技术示意图

利用该方法比较了不同制备工艺的锂金属和复合SSE（PLLZ@BC/PLLZ@HP）的稳定性，作者发现PLLZ@BC与Li金属不稳定，这是由于残余乙腈溶剂和Li之间的副反应导致的气体释放，相比之下，无溶剂PLLZ@HP对锂金属是稳定的。

另一方面，SSB中正极侧的氧化也通过超声成像检测到，SSE/LCO界面在4.2 V时不稳定。在超声波图像中检测到微量气体，这解释了固态LCO/Li软包电池的内阻升高和容量快速衰减。总体而言，超声成像结合了完整性、高灵敏度、快速扫描速度及与电化学测量的出色兼容性的优势，这是构建具有高能量密度和安全性的下一代 SSB的有力评估工具。

图2. 超声成像评估的LCO/SSE界面处的界面退化

Evaluating Interfacial Stability in Solid-State Pouch Cells via Ultrasonic Imaging, ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02363

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黄云辉/沈越/罗巍ACS Energy Lett.:通过超声成像评估固态软包电池的界面稳定性

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