“清华大学提出固体电解质界面膜的成核和生长机制”

社会上的汽车信息电池能够充电和再充电，很明显是由于电极材料和电解液的相互作用。 但是，为了实现理想的电池性能，固体电解质界面膜( sei )发挥着重要的作用。 据外国媒体报道，材料科学家需要从原子层面探讨这一层的成核和生长机理，从而很好地平衡阴离子和溶剂分子的性质。

(图像来源: phys )

锂离子电池中，施加电位后，sei在第一次充电过程开始时形成。 电解液中的元素堆积在石墨电极上，形成的涂层很快就会覆盖整个电极。 在这一层完成之前，带正电荷的锂离子不能不剥离电极材料就嵌入电极中。

清华大学的张强教授及其同事正在具体研究sei的核形成和成长。 锂离子电池的电解液中含有锂盐和溶剂，强溶剂化溶剂包裹着锂离子，阴离子自由漂浮。 相反，贫溶剂化电解质可以通过锂离子使阴离子密合。 在这里，阴离子仍然是内部溶剂和壳层的一部分。

如果不将该内部溶剂和壳层从锂上剥离，就不能形成sei并使其生长。 研究人员表示，这种内壳的阴离子首先吸附在新电极上，然后在电化学反应中占据两个电子。 后者的事会引起sei的分解和核形成。 sei的形成被认为首要依赖于阴离子比溶剂更容易捕获和分解电子。

科学家们使用电化学技术和原子力显微镜研究了晶体的生长直到这一层完成。 他们发现，只有在低过电位下才能形成光滑的层。 溶剂也会影响过电位。 另外，与晶体层亲和性高的溶剂完全不产生过电位。

研究人员表示，未来的高性能电极设计应更加关注锂盐负离子与溶剂的相互作用。 为了形成均匀的无机晶体sei，阴离子要优于溶剂，容易吸附在电极表面，需要进行电化学反应。 另外，分解产物应为固体且不溶性，但对溶剂表现出一定的亲和性。