清华大学提出固体电解质界面膜的成核和生长机制

电池可以充电和再充电，显然是由于电极材料和电解质之间的相互作用。然而，固体电解质界面膜(SEI)在实现理想的电池性能方面起着重要作用。据国外媒体报道，材料科学家从原子水平讨论了层的成核和生长机制，发现需要很好地平衡阴离子和溶剂分子的性质。

(来源:phys.org)

在锂离子电池中，当施加电压时，在第一次充电过程开始时形成SEI。电解液中的元素沉积在石墨电极上，形成的涂层很快就会覆盖整个电极。只有在完成这一层后，带正电的锂离子才能嵌入电极中，而不会剥离电极材料。

清华大学张强教授和他的同事专门研究了SEI的成核和生长。锂离子电池的电解液含有锂盐和溶剂，强溶剂化溶剂包裹锂离子，而阴离子自由浮动。相反，弱溶剂化电解质可以使阴离子更紧密地附着在锂离子上。这里，阴离子仍然是内部溶剂化壳层的一部分。

这个内部溶剂化的壳层必须从锂上剥离，以形成和生长SEI。研究人员证明，内壳层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。后一种情况导致SEI分解和成核。研究人员认为，SEI的形成主要取决于与溶剂相比，阴离子捕获电子并将其分解的难易程度。

科学家使用电化学技术和原子力显微镜来研究晶体生长，直到完成该层。他们发现只有在低超电势下才会形成光滑层。溶剂也对超电势有影响。此外，对结晶层具有高亲和力的溶剂根本不会产生超电势。

研究人员表示，未来高性能电极的设计应该更加关注锂离子和溶剂之间的相互作用。为了形成均匀的无机结晶SEI，阴离子应优于溶剂，溶剂更容易吸附在电极表面并发生电化学反应。此外，分解产物应该是固体且不溶，但仍对溶剂表现出一定的亲和力。电池可以充电和再充电，显然是由于电极材料和电解质之间的相互作用。然而，固体电解质界面膜(SEI)在实现理想的电池性能方面起着重要作用。据国外媒体报道，材料科学家从原子水平讨论了层的成核和生长机制，发现需要很好地平衡阴离子和溶剂分子的性质。

(来源:phys.org)

在锂离子电池中，当施加电压时，在第一次充电过程开始时形成SEI。电解液中的元素沉积在石墨电极上，形成的涂层很快就会覆盖整个电极。只有在完成这一层后，带正电的锂离子才能嵌入电极中，而不会剥离电极材料。

清华大学张强教授和他的同事专门研究了SEI的成核和生长。锂离子电池的电解液含有锂盐和溶剂，强溶剂化溶剂包裹锂离子，而阴离子自由浮动。相反，弱溶剂化电解质可以使阴离子更紧密地附着在锂离子上。这里，阴离子仍然是内部溶剂化壳层的一部分。

这个内部溶剂化的壳层必须从锂上剥离，以形成和生长SEI。研究人员证明，内壳层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。后一种情况导致SEI分解和成核。研究人员认为，SEI的形成主要取决于与溶剂相比，阴离子捕获电子并将其分解的难易程度。

科学家使用电化学技术和原子力显微镜来研究晶体生长，直到完成该层。他们发现只有在低超电势下才会形成光滑层。溶剂也对超电势有影响。此外，对结晶层具有高亲和力的溶剂不会产生过电位……一点也不。

研究人员表示，未来高性能电极的设计应该更加关注锂离子和溶剂之间的相互作用。为了形成均匀的无机结晶SEI，阴离子应优于溶剂，溶剂更容易吸附在电极表面并发生电化学反应。此外，分解产物应该是固体且不溶，但仍对溶剂表现出一定的亲和力。

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