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在電極上設計形成的固體電解質(zhì)界面(SEI)對于實現(xiàn)金屬離子電池的高性能至關(guān)重要。然而，電解液分解導致的SEI形成機制在分子尺度上尚不完全清楚。

中科院長春應化所明軍、李茜、馬征等提出了一種通過切換電解液來調(diào)整SEI性能的新策略。

圖1 在電極上構(gòu)建人工SEI

具體而言，首先在一種特定的電解液中賦予電極特定的SEI，然后將所得電極在另一種更普遍的電解液進行運行。作為一個范例，作者發(fā)現(xiàn)在醚基電解液中，石墨負極上可以形成獨特且更薄的SEI（即石墨@SEI），然后這種獲得的石墨@SEI可以應用于商業(yè)碳酸酯電解液中，從而使快速充電的鋰離子電池很容易被構(gòu)建。

圖2 切換電解液界面模型的優(yōu)勢

此外，這里構(gòu)建了一個界面模型來證明從醚基電解液到碳酸酯電解液的電解液分解路徑的差異，其中Li⁺-溶劑-陰離子復合物的構(gòu)象和電化學穩(wěn)定性被證明是影響SEI形成機制的主要因素，從而闡明了獲得更高倍率性能的原因。

這種新的方法不同于之前報道的那些電極涂層和/或電解液工程，通過這種方法，我們可以很容易地將不同電解液的優(yōu)點結(jié)合到一個電池系統(tǒng)中。相信這種切換策略和對SEI形成機制的理解為SEI的設計開辟了一條新途徑，這對于追求具有更高穩(wěn)定性的多功能電池系統(tǒng)具有普遍性。

圖3 快速充電LIB的應用

Switching Electrolyte Interfacial Model to Engineer Solid Electrolyte Interface for Fast Charging and Wide-Temperature Lithium-Ion Batteries. Advanced Science 2022. DOI：10.1002/advs.202201893

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