界面穩(wěn)定性對鈉離子電池（SIBs）的壽命和安全性有很大責(zé)任。然而，持續(xù)的固體-電解質(zhì)界面（SEI）增長會使其穩(wěn)定性惡化。從本質(zhì)上講，SEI的增長與電子泄漏行為有關(guān)，但從緩解電子泄漏的角度來看，很少有人試圖抑制SEI的增長。

中科院化學(xué)所郭玉國、殷雅俠、四川大學(xué)張千玉等從緩解電子泄漏的角度，對抑制SEI生長的機制進行了深入研究。

圖1. 電子轉(zhuǎn)移的能量圖和不同SEI生長的電子泄漏程度圖

具體而言，作者通過氟代碳酸乙烯酯（FEC）和三（三甲基硅基）亞磷酸酯（TMSPi）添加劑，分別建立了兩個具有不同生長行為的SEI層，以揭示電子泄漏如何影響SEI的生長。

研究顯示，與密集生長的厚而粗糙的FEC衍生SEI（厚度~90 nm）相比，薄而均勻的TMSPi衍生SEI即使在100次循環(huán)后也沒有明顯的生長（厚度~30 nm）。

TMSPi衍生的SEI層的成分信息在兩個方面顯示出優(yōu)勢：i）不利的NaF-Na₂CO₃、Na_nPO_xF_y共存物種在外層聚集的明顯緩解；ii）在整個SEI中產(chǎn)生豐富的SiO_xF_y物種。

圖2. SEI分析

得益于上述SEI特征，TMSPi衍生的SEI根據(jù)所研究的電子特性（高LUMO能級、大帶隙和高電子功函數(shù)）實現(xiàn)了電子驅(qū)動力和高電子絕緣能力。因此，抑制了電子泄漏行為，并且抑制了SEI的連續(xù)增長。

最后，具有減輕的電子泄漏的SEI層還改善了實際電化學(xué)行為，這不僅減少了長期循環(huán)過程中的Na⁺離子消耗，還確保了穩(wěn)定的Na⁺轉(zhuǎn)移，以抵抗可變的界面環(huán)境。作者相信，這項工作將擴展對SEI生長的基本理解，并為具有穩(wěn)定SEI層的長壽命SIB的電解液設(shè)計提供指導(dǎo)。

圖3. 采用不同添加劑電解液的電池性能

Mitigating Electron Leakage of Solid Electrolyte Interface for Stable Sodium-Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202216354