Nature Nanotechnology：锂电池电解质界面结构中的LiH、LiF

纳米技术

2021-01-30

对固体电解质界面结构（SEI）组成的深入理解对发展锂金属相关高能量电池尤为重要，在这个问题中有着较大争议的一点在于LiH在固体电解液界面上的存在形式。有鉴于此，布鲁克海文国家实验室Enyuan Hu、Xiao-Qing Yang，美国太平洋西北国家实验室Jie Xiao等报道了通过X射线中子衍射、对分布函数分析（PDF）方法，对Li金属阳极在SEI界面上的LiH、LiF进行分析。

本文要点：

（1）

在碳酸盐和醚类电解质中，和盐浓度较低/较高的多种条件中都进行了分析实验，发现较低/较高的盐浓度条件中LiH在SEI界面上的含量都非常高，是一种主要组分，进一步的通过暴露潮湿气氛验证其化学组成，讨论了文献中将其误认为LiF的现象（LiH（4.084 Å）和LiF（4.026 Å）的晶格参数类似、XRD数据类似。LiH对环境气氛非常敏感，在暴露空气中~1 s就能够导致LiH分解，因此难以检测）。

（2）

界面上的LiF和块体结构的LiF不同，表现出更大的晶格参数、较小的晶粒尺寸（＜3 nm），这可能是因为在界面上形成LiH_xF_1-x导致。在高浓度电解液条件中进行定量表征发现，界面LiF的含量更多、比低电解液条件中的死Li更少，从而形成了更高的电化学性能和更高的库伦效率。

参考文献

Shadike, Z., Lee, H., Borodin, O. et al. Identification of LiH and nanocrystalline LiF in the solid–electrolyte interphase of lithium metal anodes. Nat. Nanotechnol. (2021).

DOI: 10.1038/s41565-020-00845-5

https://www.nature.com/articles/s41565-020-00845-5