EnSM：具有内部离子电导率/外部电子绝缘性混合结构的异质SEI膜实现高循环性和高压锂金属电池

兔兔

2021-05-26

在SEI膜中建立电子阻碍/离子转移途径是高性能锂金属负极（LMAs）的关键问题，它要求SEI具有高离子电导率以实现快速的Li⁺扩散和可调节的Li沉积行为，同时需要较差的电子电导率以阻止电解质消耗。有鉴于此，厦门大学李君涛教授、孙世刚教授和滑铁卢大学陈忠伟教授以及巴黎化学研究所Jolanta Światowska等人提出了一种通过选择性还原电解质组分来构建异质SEI的策略，以提高Li的稳定性并抑制枝晶生长。

本文要点：

1）SEI膜的内部富含N的子层可实现快速的Li⁺传输，以进行类结核状的Li沉积，而SEI膜的外部富含C的子层具有电子绝缘性能，可阻止电解质分解。这种混合SEI赋予LMAs高库伦效率（99.0%）、长寿命和枝晶抑制能力。

2）通过理论计算、XPS和AFM等方法研究了异质SEI的结构，并阐明了其形成机理。在0.5 C条件下，以超薄锂（25 μm）为负极和低N/P比（1.67）的LiCoO₂//Li软包电池在160次循环后容量保持率为91.6%，在较高的充电电位（4.5 V）下循环300圈后的容量保持率为85.7%。

对异质SEI形成的研究为构建合理的电子/离子转移途径提供了新的机会，从而有助于实现高性能锂金属电池。

Shao-Jian Zhang et al. Achievement of High-Cyclability and high-Voltage Li-Metal Batteries by Heterogeneous SEI film with Internal Ionic Conductivity/External Electronic Insulativity Hybrid Structure. Energy Storage Mater. 2021.

DOI: 10.1016/j.ensm.2021.05.029.

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.05.029