研究背景

近年來(lái)，隨著表征手段的進(jìn)步，人們對(duì)SEI膜的成分越來(lái)越關(guān)注，比如這幾年特別火的LiF對(duì)負(fù)極的穩(wěn)定性提升效果特別明顯，對(duì)SEI膜的認(rèn)識(shí)能夠讓我們更加理性地來(lái)對(duì)其進(jìn)行調(diào)控，從而提升電池的性能。

成果簡(jiǎn)介

8月19日， Nature chemistry在線發(fā)表由美國(guó)馬里蘭大學(xué)王春生& Bryan W. Eichhorn &陸軍研究實(shí)驗(yàn)室許康合作的文章” Identifying the components of the solid–electrolyte interphase in Li-ion batteries”，作者通過(guò)合成與表征LEDC和LEMC（HOCH2CH2OCO2Li）,并與石墨上形成的SEI膜進(jìn)行對(duì)比，作者指出LEMC才是SEI膜的主要成分，與傳統(tǒng)的認(rèn)知相反。

圖文導(dǎo)讀

傳統(tǒng)上認(rèn)為此處發(fā)生的反應(yīng)是圖2中的反應(yīng)（1），之前發(fā)表的四篇關(guān)于負(fù)極SEI中LEDC的文章用了各種表征方法與標(biāo)準(zhǔn)的LEDC進(jìn)行了對(duì)比，這些手段結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)的LEDC進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)很類似，于是大家就斷定這個(gè)SEI的主要成分就是LEDC。

但是作者發(fā)現(xiàn)，前人合成的LEDC的方法是有問(wèn)題的，產(chǎn)物根本就不是LEDC，所以之前發(fā)表的文章中的結(jié)果也是錯(cuò)誤的。以前的合成方法是設(shè)想(LiOCH2CH2OLi) 與CO2在乙醚溶劑中加成得到，于是利用乙醚與n-BuLi或者LiH反應(yīng)生成LiOCH2CH2OLi, 然后與CO2反應(yīng)。但是作者發(fā)現(xiàn)只加了一個(gè)Li的時(shí)候得到的LiOCH2CH2OH在乙醚中是不溶的，在第二個(gè)Li加上之前會(huì)生成沉淀，所以根本就不會(huì)生成想要的LEDC，而是LEMC。

這里，作者將LEDC的合成方法進(jìn)行優(yōu)化，又合成了LMC如圖2所示。作者將得到的三種單晶進(jìn)行了解析，得到其結(jié)構(gòu)（圖3），用NMR對(duì)其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究（圖4）。之后作者更加細(xì)致地研究了石墨表面SEI膜的成分，驗(yàn)證了LEMC確實(shí)是SEI膜中的主要成分。具體細(xì)節(jié)，請(qǐng)移步原文。

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圖5 NMR研究石墨SEI膜的成分

總結(jié)與展望

一句話總結(jié)這篇文章就是前人將SEI膜成分與標(biāo)準(zhǔn)的LEMC進(jìn)行對(duì)比，而LEMC被誤認(rèn)為是LEDC，所以得到了SEI膜成分主要是LEDC的結(jié)論，本文作者指出了這個(gè)錯(cuò)誤，撥亂反正，得到了SEI膜主要成分實(shí)際上是LEMC的結(jié)論。由此可見(jiàn)，細(xì)節(jié)決定成敗。

文獻(xiàn)信息

Identifying the components of the solid–electrolyte interphase in Li-ion batteries. (Nature Chemistry (2019))