全固态锂金属电池具有较高的能量密度和较好的安全性，被认为是最有潜力的电池体系之一。然而，目前关于固体电解质与锂金属负极的界面演化机理的认识较为欠缺。例如固体电解质界面相（SEI）不稳定、锂枝晶刺穿等问题，限制了全固态锂金属电池的发展。一般认为，固体电解质与锂金属负极的界面分为三类，包括热力学稳定界面（第一类界面，现实中存在较少）、离子导通而电子绝缘界面（第二类界面）和离子电子混合导体界面（第三类界面）。其中，第二类界面被认为是相对稳定界面，而第三类界面由于会发生持续的副反应被认为是不稳定界面。但是，关于两类界面的演化机理和失效机制尚不清晰，两类界面的形貌和成分演化、锂沉积溶解动力学以及SEI动力学等一系列问题亟待解析，利用先进的表征手段揭示两类界面的演化机制，对于优化固体电解质与锂金属界面，实现全固态锂金属电池的应用具有重要的指导意义。

近日，中国科学院化学研究所文锐研究员、郭玉国研究员和万立骏院士团队通过多种先进表征手段原位揭示了全固态锂金属电池中两类界面的形貌和成分的动态演化过程，定量解耦了锂沉积溶解动力学与SEI动力学的规律，深入阐明了固体电解质与锂金属负极的界面机制。

通过原位阻抗（EIS）/弛豫时间分布（DRT）分析结合原位原子力显微成像（AFM），揭示了以Li|Li₃PS₄ （LPS）为代表的第二类界面和以Li|Li₁₀GeP₂S₁₂ （LGPS）为代表的第三类界面的不同演化行为，利用AFM提供的三维微观形貌信息，定量统计了锂的体积变化，发现LGPS体系相较于LPS体系锂沉积溶解动力学较快，但界面可逆性较差，提供了两类界面稳定性差异的实验证据。

利用高空间分辨率的原位AFM结合对成分敏感的原位X射线光电子能谱（XPS），成功监测了Li|LGPS与Li|LPS两类界面的形貌与成分演化过程，并通过对原位AFM中锂体积变化和原位XPS中不同成分含量变化的定量统计，发现尽管LGPS体系相较LPS体系锂沉积溶解动力学较快，但两类界面的SEI动力学却基本一致，实现了对两类界面中锂沉积溶解动力学与SEI动力学的有效解耦。

通过组装LPS-LGPS-LPS三明治结构，充分发挥了LGPS快速离子传输与LPS界面稳定的优势，并利用原位AFM搭配原位XPS对其界面行为进行了解析。更深入的，通过原位开尔文探针力显微镜（KPFM），成功捕捉到了施加电压条件下LGPS|LPS界面处出现的锂离子富集现象。

该工作为深入理解全固态锂金属电池中的界面演化过程提供了直观的可视化依据以及指导，同时为固体电解质与金属锂负极的界面设计与性能优化提供了新的思路。