AFM：锂和钠电池中的钝化层：电位分布、稳定性和电压降

兔兔

2021-05-05

钝化层是防止材料对环境产生不必要反应的涂层。它们在金属腐蚀领域中起着至关重要的作用，应避免氧化（主要是形成氧化物或硫化物）。大多数关于钝化层的基本热力学和动力学研究都是在这一背景下进行的。然而，钝化层不仅发生在气相，而且发生在凝聚相，对于稳定液体或固体电解质对电极的界面至关重要。有鉴于此，马普固体研究所Joachim Maier等人分析了电池中决定性热力学势的分布，重点分析了形成的固体电解质界面（SEI）钝化层。

本文要点：

1）现实的钝化层相当复杂。然而，了解理想情况下的动力学和热力学是必不可少的。首先讨论了对生长和化学稳定性的影响。区分了人工SEI和热力学完全定义的原位SEI的极端情况：（i）人工SEI，除了允许离子传输是完全惰性的；（ii）与相邻相完全热力学相容的天然SEI相。这些简化的情况在此处以适当的准确度进行了考虑。

2）分析还包括SEI/电解质组合上的开路电压降。对于假定的简化条件(恒定的输运系数、伪一维几何、没有空间电荷区和结构复杂性)，该处理方法是严格的。得到的电化学、化学和电势可以作为理解和优化锂或钠基电池钝化层的指南。

3）在最后一节中，在较少量化的级别上解决了更现实的情况。该结果还可以应用于燃料电池或电解槽。对复杂性较高的案例的处理是在一个更定性的水平上，但尽管如此，相信人们会获得比目前文献中更深层次的理解。

Chuanlian Xiao et al. Passivation Layers in Lithium and Sodium Batteries: Potential Profiles, Stabilities, and Voltage Drops. Adv. Funct. Mater. 2021, 2100938.

DOI: 10.1002/adfm.202100938.

https://doi.org/10.1002/adfm.202100938