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储能是应对能源危机的关键。虽然风能、潮汐能和太阳能等可再生能源为社会的快速发展做出了贡献，但它们本质上是间歇性的。有必要使用化学储能技术来储存电能。可充电电池因其能量密度高、循环寿命长等特点，在化学储能领域受到广泛关注。在日常生活中，可充电电池，尤其是采用传统液体电解质的锂离子电池 （LIB），已广泛应用于手机、笔记本电脑、可穿戴设备、其他便携式设备、智能家居、无人驾驶飞行器和电动汽车。然而，进一步提高 LIB 的能量密度存在局限性。此外，这些电池中的传统有机液体电解质易燃易爆，对科学家构成挑战。因此，开发具有相同能量密度、高离子电导率和不可燃性的固体电解质用于构建全固态锂电池是一种很有前途的途径。
在解决与传统有机液体电解质相关的安全问题时，全固态电解质具有不燃性的优势。它们显着的离子电导率在最近的研究中引起了极大的关注。固体电解质可分为聚合物电解质、无机电解质和复合电解质。聚合物电解质确保电极和电解液之间的低界面电阻，具有灵活性高、成本低、易于扩展等优点。然而，由于其固有的柔韧性，聚合物材料无法阻止锂枝晶的形成。另一方面，复合聚合物电解质 （CPE） 由有机聚合物与无机填料结合而成，以提高电解质的强度。这些填料通过聚合物和填料之间界面层的路易斯酸碱相互作用形成离子传输途径。然而，无机填料和聚合物之间的界面电阻和体积变化严重影响了离子电导率。此外，无机电解质填料本身可以促进电解质中的快速离子传输，提高复合电解质的电化学性能。无机电解质通常表现出良好的电化学和热稳定性，但难以实现与电极的良好接触，并且涉及复杂的制备过程。硫化物电解质虽然具有更高的离子电导率和更容易组装，但容易潮解并释放有毒的硫化氢气体到空气中。卤化物电解质具有高离子电导率，电化学稳定性窗口 （ESW） 宽，机械变形能力好，但空气稳定性离子电导率仍需进一步提高。因此，设计安全、具有高离子电导率、相当大的变形能力、出色的电极兼容性、简单的制备工艺和低成本的固体电解质已成为研究重点。
近年来，对掺杂稀土元素的固体电解质的研究激增，因为它们具有增强电解质性能的独特能力。稀土元素，包括 IIIB 元素（Sc、Y）和镧系元素，具有独特的电子层结构 [Xe]4f0–145d0–16s2，从而实现各种能量级转换。它们的稳定性以及出色的磁性、光学、电学和其他物理和化学特性使它们在多种应用中具有价值。至关重要的是，稀土元素还可以参与制备当前主流的锂电池电极材料。例如，稀土掺杂导致 LiCoReO2在 LiCoO2中阴极材料和掺杂的稀土元素会改变晶格常数。由于稀土原子的半径相对较大，晶格常数增加，导致更宽的层间距和增强的 Li 嵌入和迁移能力。因此，锂离子迁移的 3D 通道的扩展有效地增强了电化学循环的可逆性并延长了电池寿命。也可以使用稀土作为固体电解质中的掺杂剂来产生可移动的离子空位，从而提高离子电导率。稀土离子具有相似的性质和丰富的离子配位模式，可以有效调节材料的晶体结构，降低离子扩散阻力，显著提高离子传输速率能力。因此，稀土元素在各种固体电解质的设计中起着至关重要的作用。通过调整稀土离子的类型、掺杂含量和合成条件，可以获得理想的固体电解质。理论计算和实验结果表明，一些固体电解质，如 Li3MX 系列6（M = Sc、Y、Ho、Er 元素、X = F、Cl、Br、I）含有稀土元素，其离子电导率可能达到10−3 S cm−1。这无疑为电解质研究提供了一条令人兴奋的新途径。从资源的角度来看，一些稀土元素（如钇）在地壳中含量丰富，而且相对便宜。因此，作为关键的战略资源，发展高附加值的稀土功能材料具有重要意义。
本文全面总结了稀土基固体电解质 （RE-BSEs） 的最新研究进展。它涵盖了它们的分类、优化方法和离子传输途径的探索。首先，将介绍四种类型的 RE-BSE，氧化物、硫化物、卤化物和复合电解质。由于卤化物离子的组合增强了 RE-BSE 的离子电导率、电化学稳定性、结构稳定性和可塑性，因此需要强调卤化物电解质。接下来，优化全固态电池 （ASSB） 性能的方法，例如改善电解液和电极之间的界面关系，通过掺杂含量和类型控制改进电解质，以及添加添加剂。最后，探索了固态电池的离子传输通道，为固态电解质的生长提供了理论依据。此外，本文还对固态电解质的未来发展进行了预测，为研究人员制备具有高离子电导率、宽 ESW、优异化学相容性和适当价格的 RE-BSEs 提供了有价值的参考。