固态锂/钠-有机电池采用高容量有机正极材料和稳定的固态电解质，被视为下一代极具前景的储能系统。相较于传统液态电解质，固态电解质能有效解决有机正极材料的溶解问题，从而有望实现更高的安全性和能量密度。然而，固态电池内部固-固界面的诸多挑战，如接触不良、局部应力累积、持续的副反应等，严重制约了其性能表现。因此，深入解析并解决界面问题，是推动固态锂/钠-有机电池发展的关键。

2025年12月15日，南开大学陈军院士团队在《ACS Energy Letters》上发表了题为“Challenges and Perspectives of Interfacial Issues in Solid-State Li/Na–Organic Batteries”的综述论文，系统地梳理了固态锂/钠-有机电池中正极与负极侧存在的界面兼容性问题，并分别从物理和化学/电化学两个维度进行了深入探讨。

在正极-固态电解质界面，物理兼容性主要涉及复合正极内部机械应力导致的裂纹、活性材料与电解质颗粒的混合状态对离子传输网络的影响。理想的“有机材料嵌入固态电解质”微观结构能提供充分的界面接触，提升活性物质利用率。化学兼容性则聚焦于有机分子与电解质之间的相互作用、副反应的发生机制、界面相组成及电化学窗口的匹配。通过引入氢键、配位键或可逆官能团，可以增强界面结合力，甚至赋予界面自修复能力；而将有机材料的LUMO能级提升至固态电解质HOMO能级之上，能有效抑制化学副反应。

在负极-固态电解质界面，物理兼容性关注金属负极（如Li/Na）的机械穿透风险以及与电解质的润湿性问题。采用高机械强度的固态电解质或通过合金化（如LiIn、NaSn）降低界面张力，可改善接触并抑制枝晶生长。化学兼容性的核心在于抑制金属负极与电解质（尤其是硫化物电解质）之间的剧烈副反应，该反应会生成以Li₂S为主的低导离子/电子界面层，显著增加电池阻抗。引入人工界面层或使用合金负极是有效的解决策略。此外，金属沉积行为也至关重要，合金负极倾向于横向、均匀且致密的沉积形态，有利于形成稳定的界面。

文章还总结了多种提升界面兼容性的策略，并展望了未来发展方向。未来的研究应致力于：开发兼具高容量与结构稳定性的新型有机正极材料，以及具有超高离子电导率和宽电化学窗口的新型固态电解质；发展先进的界面原位表征技术，实时观测界面演化过程；建立有机材料与固态电解质界面匹配数据库，结合理论计算加速电池组分筛选；开发低成本、可扩展且可持续的材料制备与电池组装工艺。只有系统性地解决这些界面科学问题，才能推动高性能固态锂/钠-有机电池从实验室走向实际应用。

研究亮点：

1、首次从物理与化学/电化学两个层面，全面梳理了固态锂/钠-有机电池在正极与负极侧的关键界面问题，为精准调控提供了清晰框架。

2、总结了包括设计“OCMs-in-SSEs”微观结构、引入界面相互作用、使用合金负极、构建人工界面层等在内的多种有效策略，以提升界面兼容性。

3、明确指出了开发新型材料体系、发展先进原位表征技术、建立界面匹配数据库以及优化制造工艺是推动该领域走向实际应用的核心方向。
图文速览：

图1 液态与固态锂/钠-有机电池的结构与性能优劣对比

图2 固态锂/钠-有机电池的五大类固态电解质

 
图3 固态锂/钠-有机电池在正极侧和负极侧面临的关键界面问题

图4 有机正极与固态电解质之间的相互作用

图5 固态锂/钠-有机电池正负极界面问题及其改善策略
研究结论：

固态锂/钠-有机电池凭借其高安全性和高能量密度潜力成为研究热点，但其性能严重受制于复杂的固-固界面问题。本文系统性地综述了正极和负极侧界面在物理与化学/电化学层面的兼容性挑战。物理层面，需关注接触、应力、微观结构及润湿性；化学层面，需调控相互作用、抑制副反应、匹配电化学窗口并优化界面相组成。通过设计合理的微观结构、引入功能性相互作用、使用合金负极及构建人工界面层等策略，可有效提升界面稳定性与离子传输效率。未来，该领域的突破将依赖于新材料开发、先进原位表征技术的应用、界面理论的完善以及低成本制造工艺的革新，从而最终实现高性能固态锂/钠-有机电池的实用化。

 

文献链接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.5c03168