了解原始界面的化学环境是电化学、材料科学和表面科学领域长期追求的目标。对于固体电解质界面（SEI）的深入理解主要源于X射线光电子能谱（XPS）。然而，由于室温（RT）与超高真空（UHV）相结合，可能会在XPS检测过程中因反应和挥发而导致SEI发生重大变化，使得这一技术存在局限性。
斯坦福大学崔屹、Stacey F. Bent等人创建了 “cryo-XPS”技术，如同给敏感的电池界面拍了一张 “冷冻电镜”级别的“快照” ，首次揭示了SEI更厚、更复杂的真实原始结构，并据此建立了可靠的成分-性能关系，彻底改变了研究此类敏感界面的范式。研究成果以Cryogenic X-ray photoelectron spectroscopy for battery interfaces为题发表于Nature。
核心创新点
1.开发并验证了低温X射线光电子能谱技术。本研究创新性地引入了液氮快速冷冻技术，在样品制备后立即进行“ plunge freezing ”，并在整个XPS测试过程中保持低温（-110°C）环境。
2. 揭示了固态电解质界面（SEI）更真实、更厚的原始结构。通过这种新方法，研究者发现之前基于室温XPS的认知存在偏差。原始的、未被破坏的SEI膜比传统方法测得的更厚。SEI的化学物种组成和分布与室温测试结果有本质不同。
3. 建立了准确的“构效关系”，为电池材料设计提供了可靠工具。由于cryo-XPS能准确反映SEI的原始成分，研究者成功地将不同电解质体系下形成的SEI化学成分（特别是无机物含量）与电池的实际性能（如库仑效率）进行了可靠关联。
图1：低温XPS流程
图2：时间依赖的固体电解质界面SEI保存和演化。
图3：化学反应、超高真空和X射线束对SEI的影响。
图4：SEI含量与不同电解质化学中库仑效率之间相关性。
