正文
图2 三种固态电池复合正极的AFM形貌图、模量图和接触电流及其电流分布曲线图
通过对比三种LIC基复合正极在原始态（开路电压~3.4 V vs. Li
+
/Li）的界面特性（图2），研究揭示了电子传输异质性与界面稳定性的内在关联。在1 μm×1 μm扫描区域内，三种体系均呈现pA级（10
-12
A）接触电流（I
c
），接近固态电解质薄膜的离子流量级，印证了高效界面电荷转移需平衡电子/离子传输的设计原则。Type I（LNO@NMC/LIC）因LiNbO
3
包覆层的低电子传导性，I
c
分布对称且波动极小（偏差1.5 pA），平均电流仅0.06 pA，净电流趋近于零（0.0002 pA）。Type II（NMC/LIC）电子传输增强，I
c
波动显著增大（偏差6.9 pA），平均电流升至1.52 pA，净电流达0.005 pA。而含导电添加剂VGCF的Type III（LNO@NMC/LIC/VGCF）表现出最剧烈的I
c
波动（偏差11.0 pA）与最高净电流（0.007 pA），表明碳添加剂的引入加剧了界面电子渗流。值得注意的是，探针接触区域电流密度可达~2.5 mA/cm
2
，与电池实际充放电速率相当，凸显纳米尺度界面特性对宏观性能的直接影响。结合杨氏模量（E
i
）与形貌分析发现：Type I/II界面E
i
均匀分布于0.8-1.2 GPa，且I
c
分布平稳，印证其本征稳定性；而Type III界面因VGCF的存在诱发异质中间相生成——局部区域出现高模量（~2.0 GPa）分解产物，其周围则覆盖低模量（0.2 GPa）、高I
c
组分，形成显著的电子传输“热点”。这种模量（E
i
）-接触电流（I
c
）的空间关联性排除了样品形貌表面粗糙度的干扰，明确指向导电添加剂诱导的界面副反应。尤为关键的是，即便在未循环的原始态，含碳体系已出现界面副反应迹象，颠覆了传统认为LIC副反应仅源于高电压下的电化学循环过程的认知。研究进一步证实，高I
c
与净电流会加剧电子主导的界面降解，为抑制ASSBs容量衰减提供了微观机制支撑：通过调控复合正极电子通路（如包覆层设计、导电剂优化），可阻断电子渗流路径，延缓中间相生长，最终提升电池循环寿命。
图3 LNO@NMC/LIC和NMC/LIC两种复合正极的原位AFM表征
通过原位EC-AFM循环伏安测试（2.8–4.2 V），研究揭示了不同充电态下复合正极界面电子传输与降解动力学的动态演变。Type I界面（LNO@NMC/LIC）在首圈循环中平均I
c
仅~0.1 pA，净电流<0.0006 pA，且杨氏模量（E
i
）稳定于0.8–1.2 GPa（图3a），表明LiNbO
3
包覆层有效抑制电子渗流，界面副反应轻微。即使经历两圈循环，I
c
仅小幅升至0.2 pA，E
i
分布均匀性未受破坏，印证其本征稳定性。相较之下，Type II界面（NMC/LIC）首圈放电后即出现低模量中间相（E
i
~0.2 GPa）并伴随I
c
波动剧增（偏差14.1 pA），表明NMC界面因电子传导增强触发分解反应，形成混合导电层。第二圈循环中，Type II界面边缘逐渐生成高模量中间相（E
i
~2.0 GPa），其I
c
波动降至8 pA，但净电流攀升至0.013 pA，平均I
c
达6.1 pA，揭示界面降解呈现两阶段特征：初期电子渗流主导低模量分解相形成，后期高模量致密相虽抑制局部电子传输，但整体净电流增长反映界面反应持续扩展（图3b）。值得注意的是，高模量相尺寸约100 nm，与NMC颗粒循环体积变化导致的界面应力集中区域吻合。研究表明，界面降解动力学受电子传输异质性与机械应力协同调控，而包覆层通过阻断电子渗流路径可有效延缓此过程，为高稳定性复合正极设计提供关键调控靶点。
图4 LNO@NMC/VGCF/LIC复合正极在不同电位下的原位界面演化
