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清華/北理工/中科院聯手JACS

來源：時間：2023-05-10 10:30:38 瀏覽：2325次

第一作者：Yu-Xing Yao

通訊作者：張強教授、閆崇教授和文銳研究員

通訊單位：清華大學&北京理工大學&中國科學院化學研究所

DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.2c13878

研究背景

固體電解質界面（solid electrolyte interphase, SEI）是一種5-50 nm厚的電子絕緣和離子傳導鈍化膜，可保護高度還原的負極。然而，SEI在新電極表面上的初始成核和生長模式仍然難以捉摸。同時，精確量化SEI的成核和生長模式必須結合經典模型和原位觀測，這方面的研究還很缺乏。基于此，清華大學張強教授、中科院化學研究所文銳研究員和北京理工大學閆崇教授（共同通訊作者）等人報道了基于經典成核理論和原位原子力顯微鏡成像，量化了兩種具有代表性的SEI在碳質負極上的生長模式。

文章要點

1、研究基于經典成核理論和原位原子力顯微鏡成像，量化了兩個代表性SEI的成核和生長模式。

2、研究發(fā)現無機SEI的形成遵循2D/3D混合生長模式，高度依賴過電位，過電位大有利于2D生長。有機SEI嚴格遵循2D瞬時成核和生長模型，無論過電位如何，都能實現電極的完美外延鈍化。

3、研究還進一步證明了，在電池形成過程中使用大電流脈沖可促進2D無機SEI生長并提高容量保持率。

圖文展示

圖1. CB電極上SEI成核和生長的恒流-電壓曲線和電流-時間瞬態(tài)

圖2.在WSE中，LiFSI衍生的無機SEI在HOPG電極上成核和生長的原位監(jiān)測

圖3.在WSE+0.2 EC電解液中，原位監(jiān)測EC衍生有機SEI在HOPG上的成核和生長

圖4. HOPG電極上SEI形成的原理圖

圖5.石墨|LFP電池的性能

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