固态锂金屬電池（SSLMBs）由于其固有的安全性和高能量密度，是下一代儲能系統中有前途的候選者。然而，它們仍然存在界面穩定性差的問題，這将導緻高的界面電阻和短的循環壽命。
在此，南方科技大學谷猛教授、深圳大學楊旭明教授等人聯合開發了一種基于聚（偏氟乙烯-六氟丙烯）（PVDF-HFP）的新型聚合物電解質（PPE），并研究了Li和PPE之間的原子分辨率界面結構。通過對含有各種鹽類和添加劑的PPE進行比較研究，選擇了含有LiBF4和PC增塑劑的PPE（PPE-BF）。
圖1. Li||PPE-BF||Li、Li||PPE-BF||LFP的電化學性能
研究發現，含有PPE-BF的對稱锂電池的CE值高達91.3%，并且可以在0.2 mA cm-2的條件下穩定地循環1000小時以上，平均容量為0.2 mAh cm-2。LFP電池具有出色的循環和速率性能：在0.3 C下循環100次後，容量保持率達到78.7%，在5 C下的可逆容量高達97.5 mAh g-1。
此外，使用低溫透射電子顯微鏡（Cryo-TEM）研究了界面特征，發現Li||PPE-TFSI SEI是無定形的，具有均勻分布的Li氧化物和碳酸鹽，而Li||PPE-BF SEI則是雙層結構——無定形的外層加上以Li2O為主的結晶内層，這可以使Li+有效轉移，有助于防止Li和PPE之間發生連續的副反應。
總得來說，這項工作不僅強調了改善界面相容性對聚合物基固态電池的重要性，而且還證明了通過低溫電鏡技術獲得金屬锂和聚合物基電解質之間詳細界面結構的可行性。往後Cryo-TEM将被更多地用于揭示固态電池的界面結構。
圖2. Li||PPE-TFSI界面表征