前沿动态：冷冻电镜研究电池SEI结构取得系列进展

南方科技大学材料科学与工程系副教授谷猛、邓永红，与麻省理工学院李巨教授团队发展和应用了冷冻电镜超低剂量成像技术，直接观察原子尺度下SEI在锂金属表面的结构。冷冻电镜超低剂量成像技术，直接观察原子尺度下SEI在锂金属表面的结构，结果表明SEI中存在非晶态有机成分，在锂金属的电镀与剥离中具有机械弹性。结晶的碳酸锂不稳定并且当与锂金属接触时易于分解，分布在外部SEI中的碳酸锂还会与电解质连续反应以产生气体，从而形成不断演化且多孔的SEI。含硫的添加剂会导致SEI生成硫酸锂以及过锂化的硫化锂和氧化锂，后者将碳酸锂包裹在中间，从而限制了SEI的增厚并延长了电池寿命十倍。

冷冻电镜超低剂量成像技术，直接观察原子尺度下SEI在钠金属表面的结构。使用基准电解液的电池中，碳酸钠与钠金属都与电解液发生反应，形成不断在变化的动态SEI。死钠会被困在厚的SEI内部，导致电池中有限钠源不断减少。而当添加了FEC作为电解液添加剂之后，FEC会在电池内部形成多层结构的SEI，包括均匀致密的磷酸钠和氟化钠薄层覆盖钠金属，从而有效地阻止了钠金属与电解液之间的反应，大大得提高了电池的库伦效率和循环寿命。

文献链接：doi.org/10.1038/s41467-021-23368-6               doi.org/10.1002/adma.202100404

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