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阴离子和溶剂如何协同促进固体电解质中间相的形成?

发布网友 发布时间:2024-05-28 08:37

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热心网友 时间:2024-08-04 07:56

揭秘电池的心脏:固态电解质中间相的神秘成核与生长


在电池的世界里,电极材料与电解质的和谐共舞是驱动性能的关键。然而,固态电解质中间相(SEI)的微妙作用不容忽视。最新的研究揭示了其生长过程中的微妙平衡,这一切都源于发表在Angewandte Chemie的一篇深入剖析。


在锂离子电池的初次充电中,SEI如同神秘的面纱,初次揭开。当电势施加,电解质中的锂元素开始在石墨电极上沉积,形成一层保护涂层,它如同一道屏障,确保锂离子的稳定插入,避免电极材料的脱落。


清华大学的张强团队对这一过程进行了更为细致的研究。电解质由锂盐和溶剂组成,强溶剂包裹锂离子,而阴离子则自由漂浮。相比之下,弱溶剂化的电解质让阴离子与锂离子更加紧密相连,形成内部溶剂化的壳层。要形成SEI,必须先剥落这层壳,此时,阴离子在电极上吸附,随后在电化学反应中接受两个电子,这触发了SEI的形成和生长。


科学家们通过电化学技术和原子力显微镜,揭示了SEI生长的奥秘。他们发现,只有在低过电势下,SEI才能形成平滑均匀的层。而且,溶剂的选择对过电势有显著影响,亲和力高的溶剂甚至可以消除过电势的困扰。


总结起来,优化未来高性能电池的关键在于精细调节锂盐阴离子与溶剂的相互作用。理想的SEI应该由易于吸附的阴离子主导,它们在电极表面进行电化学反应后,分解产物需是固体且对溶剂有适当亲和力,以维持电解质的稳定性能。

阴离子和溶剂如何协同促进固体电解质中间相的形成?

总结起来,优化未来高性能电池的关键在于精细调节锂盐阴离子与溶剂的相互作用。理想的SEI应该由易于吸附的阴离子主导,它们在电极表面进行电化学反应后,分解产物需是固体且对溶剂有适当亲和力,以维持电解质的稳定性能。

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