PNNL与美国陆军研究实验室科学家研究发现SEI形成机制

monica628

据外媒2月7日报道，目前，锂离子电池要正常工作的话，在第一次充电时就必须形成科学家所说的固态电解质SEI膜。没有人了解这种物质是如何形成并工作的，直到西北太平洋国家实验室(PNNL)与美国陆军研究实验室(U.S. Army Research Laboratory)的研究人员开发出一种方法。

研究人员通过被称为“原位液体二次离子质谱法”或“液体SIMS”的方法，发现SEI有两层。这种专利方法使用一种高能离子束在电池刚刚形成的SEI中打开一个通道，这样就可以提取这些层中的一些物质，之后研究人员用质谱仪进行分析研究，同时依靠表面张力来帮助控制液体电解质。

不仅如此，研究人员还发现了这些层的化学成分，以及它们是如何在电池中形成的。研究发现，靠近阳极的那一层很薄，但密度大，比较硬，会排斥电子，让锂离子通过。而SEI的外层较厚，液体也多。这是介于电解液和SEI其余部分之间的“中间人”。
这项研究发表在1月27日的《自然纳米技术（Nature Nanotechnology）》杂志上，是由美国能源部西北太平洋国家实验室（PNNL）和美国陆军研究实验室的研究人员领导的一个国际科学家团队完成的。研究结果作者包括PNNL的Zihua Zhu、Chongmin Wang和Zhijie Xu，以及美国陆军研究实验室的Kang Xu。
本文的第一作者Zihua Zhu总结了他们所取得的成果。 “我们的技术让我们对这种复杂结构中的分子活动理解更科学，更扎实。”
这意味着现在研究知道了氟化锂如何帮助电池更好地工作。虽然早就知道这种化学反应是有益的，但没有人知道确切的原因。使用液体SIMS方法，研究人员发现氟是SEI的内层的一部分，现在也知道了让更多的氟进入SEI的方法。