全固態電解質具有優異的機械強度和良好的離子電導率，因此結合金屬鋰負極能夠實現400Wh/kg以上的能量密度，是下一代高能量密度儲能電池的有力競爭者。但是全固態電解質還面臨著界面接觸阻抗過大，特別是在正極一側，大大制約了全固態電解質的應用。
為了克服全固態電解質在應用中存在的問題，固/液混合電解質體系是一個可行的方案，近日牛津大學的Jingyuan Liu（第一作者）、Lee R. Johnson（通訊作者）和Peter G. Bruce（通訊作者）研究了Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12固態電解質與LP30液態電解質混合使用時的界面穩定性，也就表明LP30電解液會在LLZTO固態電解質表面發生分解，產生一層界面層，導致界面阻抗大幅增加。
在鋰離子電池中正極是由顆粒狀的含鋰氧化物構成，因此正極呈現疏鬆多孔的狀態，因此常規的固態電解質與正極材料之間存在接觸較差，存在阻抗過大的問題。理論上通過加入液態電解質能夠較好的解決這一問題，但是之前對於固態/液態電解質界面穩定性的研究多數採用的是La0.55Li0.35TiO3和Li1+xAlxGe2-x(PO4)3固態電解質，但是這兩類固態電解質在金屬鋰表面存在穩定性差的問題，目前能夠與金屬鋰負極穩定接觸的氧化物電解質主要是石榴石類的，例如Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12（LLZTO）固態電解質，因此作者在該項研究中液採用了固態的LLZTO與LP30電解液體系研究了固態電解質與液態電解質之間的界面穩定性問題。研究表明LLZTO電解質與LP30液態電解質界面存在不穩定性的現象，在經過150h的循環後界面阻抗穩定在了580 Ω cm2，因此即便是在5mA/cm2的電流密度下也會在電池內產生3V左右的電壓衰降，這在實際應用中是無法忍受的。
為了分析固態/液態電解質界面的穩定性，作者採用交流阻抗工具對界面阻抗和界面容抗進行了測量，從下圖A中可以看到在循環過程中界面阻抗持續升高，表明固態/液態電解質界面穩定性並不好，作者將阻抗的變化分為了4個區間：在區間1內，界面阻抗的值為220Ω cm2，這表明即便是僅僅裝配完5min，固態/液態界面已經發生了複雜的反應，建立起了較大的阻抗。在區間2範圍內（20min-30h），界面阻抗增加了大約90%，而容抗則降低了25%，在區間3的範圍內界面阻抗增加了22%，容抗降低了23%，這表明LP30電解液在固態電解質LLZTO表面穩定性較差，發生分解生成了一層界面層，阻礙了Li+的擴散。
通過掃描電鏡圖片能夠看到在反應，在與LP30反應2h後，由於LP30浸入到LLZTO之中，引起了固態電解質形貌的變化，在反應30h後，LLZTO表面則生成了一層平均厚度在350nm的表面層，在反應100h後界面層的平均厚度則達到了420nm。
作者採用XPS工具對LP30電解液與LLZTO固態電解質的分解產物進行了研究，F1s測試結果表明LLZTO表面層存在LiF、LiPF6和PFy，而O1s和C1s則表明表面層中還存在Li2O、CO32-和Li-O-C。
為了分析界面阻抗變化對於電池循環性能的影響，作者採用了4電極體系對電解質在循環過程中的極化行為進行了研究，電流密度為0.1mA/cm2，在循環的初期極化從0.12V增加到了0.19V，意味著界面阻抗增加了700Ω cm2，由於在四電極體系中固態電解質LLZTO有兩個界面，因此每個界面增加的阻抗值為350Ω cm2。
在實際使用中，界面阻抗主要來自兩部分：一部分是金屬鋰/固態電解質界面，另一部分為固態電解質/液態電解質部分。因此一個10um後的LLZTO固態電解質層阻抗為1.2Ω cm2左右，而根據之前的研究金屬鋰/固態電解質界面阻抗可以降低到2Ω cm2左右，但是在該研究中發現LLZTO/LP30界面阻抗卻高達580Ω cm2，這會使得電池在5mA/cm2的電流密度下產生3V左右的電壓降，在實際應用中這是難以接受的。
Jingyuan Liu的研究表明石榴石結構的LLZTO固態電解質雖然與金屬鋰之間穩定性較好，但是在與LP30電解液在接觸時卻會導致電解液分解，在LLZTO表面產生LiF、Li2O、Li2CO3，以及一些有機化合物，導致界面阻抗大幅增加，引起電池極化顯著增加，因此在固/液混合體系鋰電池開發的過程中，需要格外關注固態電解質/液態電解質的界面穩定性問題。
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The Interface between Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12 and Liquid Electrolyte, Joule 4, 101–108, January 15, 2020, Jingyuan Liu, Xiangwen Gao, Gareth O. Hartley, Gregory J. Rees, Chen Gong, Felix H. Richter, Jurgen Janek, Yongyao Xia, Alex W. Robertson, Lee R. Johnson and Peter G. Bruce
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