Nature Comm. 重磅 | 复享 gora-Lite+EC 原位电化学拉曼，解码硫化物全固态电池界面稳定密码
引言
硫化物全固态锂电池（ASSLBs）凭借不可燃的固态电解质、更高的能量密度与更紧凑的结构，被公认为下一代储能技术的核心方向。但高镍层状氧化物正极与硫化物电解质之间的界面副反应、空间电荷层效应与固固接触不良，始终是制约电池长循环寿命的核心瓶颈。
近日，上海交通大学庄小东教授、朱金辉研究员团队在该领域取得重要突破，相关成果以Conductive binary Li borate glass coating for improved Ni-rich positive electrode in sulfide-based all-solid-state Li batteries为题发表于国际顶级期刊《Nature Communications》。
研究团队通过简单干法工艺在单晶高镍正极表面构建了～3 nm 厚的二元硼酸锂玻璃（LOBO）导电包覆层，实现了电池性能的大幅跃升。其中，新葡萄奔驰AMG gora-Lite+EC原位电化学拉曼光谱仪作为原位电化学表征核心工具，成功捕捉到充放电过程中正极 - 电解质界面的动态演化，为揭示包覆层的作用机理提供了关键的直接证据。
1.原位电化学拉曼：直击界面动态演化的 “火眼金睛”
电极 - 电解质界面反应发生在纳米尺度，且具有高度动态可逆性 —— 传统非原位表征只能观察反应终态，无法捕捉充放电过程中界面结构的实时变化，难以完整解析包覆层的作用机制。
原位电化学拉曼光谱技术可以在电池正常工作状态下，通过特征指纹峰实时追踪电极与电解质的结构演变，将电化学参数（电位、电流、时间）与材料结构变化直接关联，是解析界面过程的最强有力手段之一。
而全固态电池的原位表征对仪器提出了严苛要求：需要亚微米级空间分辨率以定位超薄界面、需要高信噪比以检测痕量反应产物、需要与电化学工作站精准同步、还需要适配手套箱的惰性环境。
图1：gora-Lite+EC原位电化学拉曼工作原理图
本研究中，团队采用新葡萄奔驰AMG gora-Lite+EC原位电化学拉曼光谱仪，搭配定制化原位电化学池，对初始充放电循环中的复合正极侧进行了原位监测，精准还原了 LPSC 硫化物电解质的动态行为。
2.两大核心发现，原位验证反应机理
2.1 电解质本体结构高度稳定
在 LOBO 包覆的正极体系中，对应 LPSC 电解质 PS₄³⁻基团的 5 个特征拉曼峰（189、261、418、565、592 cm⁻¹），在整个充放电过程中峰强变化极小。这一结果直接证明：LOBO 包覆层有效抑制了硫化物电解质的本体分解，维持了界面结构的完整性。
2.2 可逆氧化过程清晰可视
研究在 463 cm⁻¹ 处观测到一个微弱的特征峰，对应多硫化物 / 单质硫中的 S-S 键，是 LPSC 被高镍正极氧化的特征产物。该峰随充电过程逐渐增强，随放电过程逐步减弱，清晰呈现了界面处 LPSC 氧化还原的可逆行为。
与未包覆的正极相比，LOBO 包覆体系中多硫化物的峰强度显著降低，直观验证了包覆层能够大幅减轻高镍正极对硫化物电解质的氧化作用，从根源上缓解界面副反应。
图2：20 mA/g电流密度、25°C条件下首次充放电循环过程中的原位拉曼光谱：(a).样品制备制备过程, (b,c).复合 NCM@LOBO正极原位拉曼光谱，(d). b-NCM正极原位拉曼光谱
3.gora-Lite+EC：硬核支撑前沿电化学反应研究
新葡萄奔驰AMGgora-Lite+EC 原位电化学拉曼光谱仪是专为电化学原位表征打造的一体化解决方案，完美匹配全固态电池等能源体系的界面研究需求。本研究中，设备的核心性能优势得到了充分体现：
图3：新葡萄奔驰AMGgora-Lite+EC产品图
3.1 一站式同步采集，真正实现原位表征
gora-Lite+EC 实现了电化学工作站与显微共焦拉曼光谱仪的深度联动，支持电化学信号与拉曼光谱的同步触发与采集，真正做到电化学反应过程的原位拉曼表征。
3.2 亚微米共焦分辨，精准锁定界面微区
设备采用高效共焦光路设计，XY 方向空间分辨率达 0.5 μm，Z 轴方向分辨率达 2 μm，激发光斑直径小于 1 μm，可精准聚焦到电极 - 电解质的纳米级界面区域，有效排除体相信号的干扰，获取真实的界面反应信息。
3.3 超高信噪比，捕捉痕量可逆反应
基于高效率光路设计，gora-Lite+EC 在 532 nm 激发波长下，搭配微型光谱仪，硅三阶峰信噪比大于 5:1，达到同级别领先水平，能够检测到界面处痕量的反应产物。
3.4 模块化设计，灵活适配复杂工况
设备采用模块化机身设计，布局灵活、体积小巧，可轻松放入手套箱环境，适配全固态电池等对水氧敏感的研究体系。同时可灵活搭配新葡萄奔驰AMG光纤光谱仪或成像光谱仪，满足不同应用场景的需求，提供高性价比的配置方案。
结语
该研究为硫化物全固态电池高镍正极的界面改性提供了高效、低成本的新路径，也再次印证了原位电化学拉曼光谱技术在能源材料界面研究中的核心价值。
新葡萄奔驰AMG深耕显微共焦拉曼光谱技术多年，以 gora-Lite等系列产品为核心，提供从仪器硬件到原位实验方案的一体化解决方案，持续助力全球科研工作者在储能、催化、材料科学等领域取得前沿突破。
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