由于鋰枝晶的生長,鋰金屬負極(LMA)面臨著重大的安全挑戰。固體電解質界面(SEI)在抑制枝晶生長方面起著至關重要的作用。SEI存在由嵌入的晶體顆粒(CP)組成的納米結構,這些CP的分布嚴重影響鋰金屬負極的機械耐久性,從而影響鋰枝晶的生長。因此,建立SEI 納米結構與其機械耐久性之間的相關性對于設計具有高安全性能的SEI至關重要。在此,西安交通大學鄧俊楷團隊提出了一種卷積神經網絡(CNN)學習模型,基于實驗觀察冷凍電鏡圖像得到一個高通量有限元方法(FEM)數據集。CNN模型能夠準確預測SEI結構的機械失效時間(FT)。此外,作者采用逆向蒙特卡羅(RMC)方法結合CNN模型探索具有較長FT的結構,最終確定了具有均勻排列CP的優化結構。此外,Ablation-CAM技術強調了CP分布在失效中的關鍵作用。圖1. 數據集構建實例和 CNN 模型性能總之,該工作利用提出的CNN模型建立了CP分布與SEI的FT之間的相關性。CNN模型表現出了良好的預測性能,在測試數據集上達到了0.861的高R2值。對比分析表明,將RMC方法與CNN模型耦合得到的OD結構具有一致的CP。與RD結構110.24 s的FT相比,其FT顯著增加了9倍以上。此外,設計的PD結構顯示了超過RD結構126倍的FT。因此,該工作為SEI的結構設計提供了有價值的指導,為提高LMA的機械耐久性提供了有前景的解決方案。圖2. RD、OD 和 PD 的 Ablation-CAM 和 FEM 結果Design of Nanostructure in Solid Electrolyte Interphase for Enhancing the Mechanical Durability of Lithium Metal Anode by Deep-Learning Approach, Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103096