AFM綜述：可充電池中的關(guān)鍵電極-電解質(zhì)界面

———AFM綜述：可充電池中的關(guān)鍵電極-電解質(zhì)界面【文章簡介】

電極-電解質(zhì)界面對于提高可充電池循環(huán)穩(wěn)定性、延長電池工作壽命起到至關(guān)重要的作用。不過由于討論技術(shù)的局限性和電極-電解質(zhì)界面隨時間或電位持續(xù)變化的動態(tài)特點(diǎn)使得該領(lǐng)域的討論始終處于比較初級的階段。近日，北京理工高校黃佳琦教授對可充電池中兩種典型界面：負(fù)極固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI)和正極電解質(zhì)界面（CEI）的相關(guān)討論工作進(jìn)行了概括總結(jié)。

【文章解讀】

1.電極-電解質(zhì)界面的形成機(jī)制

當(dāng)電極與電解質(zhì)接觸時二者之間會存在熱力學(xué)能隙。充放電過程中電池電壓的持續(xù)上升或降低就會引發(fā)電極與電解質(zhì)在兩相界面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，這就是所謂的“界面”。在這一部分重點(diǎn)介紹了電極-電解質(zhì)姐界面的兩種形成機(jī)制：初始特異吸附機(jī)制與溶劑化配位結(jié)構(gòu)機(jī)制。

圖1界面形成機(jī)制示意圖

對于初始吸附模型來說，其核心觀點(diǎn)是在電極-電解質(zhì)溶液上發(fā)生的電荷過量積累會形成界面雙電層結(jié)構(gòu)。雙電層的形成與分布的驅(qū)動力是庫倫力和電極表面的化學(xué)相互作用。界面雙電層主要由與電極表面存在強(qiáng)相互作用的離子和分子組成，其中離子主要是一些陰離子。這是由于陰離子盡管帶負(fù)電荷但是其脫溶劑化比較簡單因此會吸附在電極表面?？茖W(xué)家們將界面雙電層分為內(nèi)部的緊密層和外部的集中層。緊密層由于尺度有限因而不含有大尺寸的溶劑分子，只有一些小分子和離子；集中層中就沒有特定的吸附物種而只有溶劑化分子。也就是說，特異性吸附只存在于雙電層的內(nèi)側(cè)。值得留意的是，K+/Na+/Li+等陽離子與溶劑分子的配位作用較強(qiáng)通常會溶劑化，但是許多陰離子（像I-/Br-/NO3-）由于和溶劑分子之間的分子軌道匹配程度較低因而很少溶劑化，所以他們很簡單作為特異吸附物種存在于電極表面。

對于溶劑化配位結(jié)構(gòu)模型來說，它所描述的是體相電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。在傳統(tǒng)的稀溶液中，環(huán)狀溶劑分子相比鏈狀的溶劑分子更簡單與陽離子配位，這其中起作用的是溶劑分子中氧原子和陽離子的結(jié)合能以及溶劑分子的空間結(jié)構(gòu)。不過，隨著電解質(zhì)鹽濃度的漸漸增加，越來越多的溶劑分子或參加到配位結(jié)構(gòu)中使得體相中自由溶劑分子大幅削減，從而使得陰離子有機(jī)會以離子對的形式參加到初級溶劑化殼層中。此時形成電極-電解質(zhì)界面，那么優(yōu)先參加氧化還原的物種就是溶劑化殼層中的陰離子，而且其分解產(chǎn)物主要是具有高離子電導(dǎo)率的無機(jī)物。

對比來看，這兩種界面形成機(jī)制雖然側(cè)重點(diǎn)不同（一個側(cè)重界面結(jié)構(gòu)一個側(cè)重體相溶劑化結(jié)構(gòu)），但是二者是相統(tǒng)一的。在高濃電解質(zhì)溶液體系中，當(dāng)溶劑分子優(yōu)先參加形成溶劑化配位結(jié)構(gòu)時，其與電極表面的特異性吸附也會減弱，這就增加了陰離子在電極表面的特異性吸附并有利于形成陰離子誘導(dǎo)的電極-電解質(zhì)界面。因此二者之間有著緊密的關(guān)聯(lián)。

2.SEI膜的結(jié)構(gòu)和組分模型

鑲嵌模型和層狀模型是描述SEI膜空間分布的兩種主流觀點(diǎn)。鑲嵌模型認(rèn)為電解液不行逆還原形成的多種無機(jī)和有機(jī)組分是隨機(jī)分布的。不勻稱分布的SEI膜組分必定會導(dǎo)致不同的離子傳輸路徑所克服的集中勢壘不同，這就解釋了金屬鋰負(fù)極電化學(xué)沉積過程中的熱點(diǎn)區(qū)域、鋰枝晶以及死鋰等現(xiàn)象。而層狀SEI模型認(rèn)為各組分分布相對規(guī)章：低氧化態(tài)的無機(jī)組分分布在靠近電極表面的內(nèi)側(cè)而高氧化態(tài)的有機(jī)組分分布在外側(cè)。不過，討論人員發(fā)覺即便在各個單層內(nèi)部不同的化學(xué)成分仍舊是相互鑲嵌分布的，這說明這兩種模型并不沖突。

圖2SEI膜結(jié)構(gòu)模型示意圖

SEI的形成實(shí)際上是一個多組分多階段的電化學(xué)還原過程，其組成和結(jié)構(gòu)也會不斷發(fā)生動態(tài)變化。一方面，在形成初期SEI膜實(shí)際上是具有混合電子和離子傳導(dǎo)力量的，隨著化成過程或電化學(xué)循環(huán)的完善而漸漸達(dá)到穩(wěn)定，形成離子導(dǎo)體和電子絕緣體的特征；另一方面，電極巨大的體積變化會使得初期不穩(wěn)定的SEI膜不斷地裂開再生直至最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.界面上的Li+傳輸

SEI膜在形成之后開頭擔(dān)當(dāng)離子傳輸?shù)闹厝巍ｋ娊庖褐械匿囯x子需要首先脫溶劑化然后穿過多晶SEI膜并最終到達(dá)電極表面完成電荷轉(zhuǎn)移。界面上鋰離子的傳輸動力學(xué)對于可充電池的循環(huán)穩(wěn)定性、快速充放電力量以及平安性等都有著重要影響。

鋰離子在進(jìn)入SEI膜之前首先需要甩掉“沉重”的溶劑化殼層，這個過程中影響脫溶劑活化能的因素主要是溶劑化環(huán)境和SEI膜的特性。從溶劑化環(huán)境的角度來說，假如溶劑中環(huán)狀碳酸酯比例較高將更有助于降低脫溶劑活化能。討論人員還發(fā)覺最終一個溶劑化分子的脫去活化能貢獻(xiàn)了整個過程最大的比例。在新型的solvent-in-salt體系中，陰陽離子之間劇烈的靜電庫侖作用使得鋰離子脫溶劑化的難度顯著增大，脫溶劑化活化能也隨之增大。從SEI膜性質(zhì)來說，有討論認(rèn)為抱負(fù)的SEI膜應(yīng)當(dāng)能夠催化脫溶劑化過程的進(jìn)行。

脫溶劑化后的鋰離子會以暴露的形式在SEI膜中發(fā)生集中。抱負(fù)的SEI膜應(yīng)當(dāng)具備10-7-10-8S/cm的離子電導(dǎo)率，其多種組分、空位、缺陷以及晶界等都會對離子傳輸力量產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為Li3N、LiF、Li2CO3和Li2O等無機(jī)組分在離子電導(dǎo)中起著主導(dǎo)作用。最近也有討論表明滲透進(jìn)SEI膜孔中的液態(tài)電解質(zhì)也可以很大程度上參加整體的傳質(zhì)過程。

圖3SEI膜中的鋰離子傳輸機(jī)制與主要傳輸路徑示意圖

4.界面的調(diào)控

原生的SEI膜存在著化學(xué)異質(zhì)性、結(jié)構(gòu)脆弱性以及不同工況下全都性差等問題，因此近年來相當(dāng)多的討論人員致力于SEI膜的人工調(diào)控。抱負(fù)的電極-電解質(zhì)界面需要滿意以下要求：（1）化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性與電子絕緣性；（2）機(jī)械性質(zhì)剛?cè)岵?jì)；（3）勻稱快速的離子傳輸通道。針對上述要求，電極-電解質(zhì)界面的調(diào)控策略主要分為原位SEI膜的改善和設(shè)計人工SEI膜兩大類。

1）原位SEI膜的改善：

討論人員發(fā)覺可以調(diào)控電解液組分中的溶劑、陰離子和陽離子種類來調(diào)整雙電層的組成進(jìn)而對SEI膜成分和性質(zhì)進(jìn)行調(diào)制。氟代碳酸乙烯酯（FEC）是一種LUMO能級較低的溶劑，它可以優(yōu)先于常規(guī)EC/DEC等在負(fù)極表面發(fā)生還原形成具有高機(jī)械強(qiáng)度和高離子電導(dǎo)的LiF納米粒子。其他溶劑如碳酸亞乙烯酯(VC)、1,3-二氧戊環(huán)（DOL）、三氟丙烯碳酸酯（TFPC）等也被用來鈍化負(fù)極表面。討論人員利用LiTFSI、LiBOB、LiDFOB等新型鋰鹽取代LiPF6來促進(jìn)含氟鋰鹽分解產(chǎn)物的形成，這些鋰鹽與金屬鋰負(fù)極有著更好的界面相容性。討論人員發(fā)覺LiNO3作為添加劑能夠提高鋰負(fù)極的可逆性和界面穩(wěn)定性。許多雙鹽甚至三鹽體系被開發(fā)出來以便綜合利用各種鋰鹽的優(yōu)勢來定向構(gòu)建滿意要求的電極-電解質(zhì)界面。從陽離子角度來說，像Mg2+、In3+、Sn2+的還原產(chǎn)物能夠與Li形成合金所以被用來改善界面?zhèn)髻|(zhì)動力學(xué)；而Cs2+、Ru+等堿金屬離子還原電勢較低不會參加沉積過程，但它們能夠促進(jìn)Li+的致密勻稱沉積。

許多可充電池在工作之前還需要經(jīng)過在高溫下經(jīng)過小電流的化成階段來促進(jìn)致密、高離子電導(dǎo)的SEI膜的形成。討論人員借助這一思路將金屬鋰電極在一些特定組分電解液中進(jìn)行預(yù)先電化學(xué)成膜后再單獨(dú)組裝電池。類似的討論工作還包括電化學(xué)預(yù)拋光、電化學(xué)預(yù)鋰化等。

2）人工SEI膜的設(shè)計：

盡管原位調(diào)控SEI膜組分能夠顯著提升可充電池的電化學(xué)性能，但是原生SEI膜的一些致命弊端并未被完全消退(如各組分分布不均)，通過非原位構(gòu)建人工SEI膜可以開發(fā)具有更高平安性的新型電池體系。

人工電極-電解質(zhì)界面的設(shè)計策略包括對鋰箔預(yù)先化學(xué)處理和直接集成外源人造SEI膜兩種方法。由于金屬鋰本身的高反應(yīng)活性，其不僅能夠與電解液反應(yīng)還能夠和許多活潑氣體、固相前驅(qū)體等反應(yīng)形成氟化、氮化、硫化等不同性質(zhì)的界面。這些直接的化學(xué)反應(yīng)需要對反應(yīng)濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控以防所形成的SEI膜過厚致使界面阻抗增大。值得留意的是，這一種SEI膜構(gòu)建策略的界面產(chǎn)物通常具有離子電導(dǎo)性和電子電導(dǎo)性，所以也被稱為混合電導(dǎo)界面。離子導(dǎo)電的外層可以提高界面上的離子集中行為獲得勻稱的鋰離子流，電子電導(dǎo)的界面內(nèi)層可以調(diào)控電荷轉(zhuǎn)移行為供應(yīng)沉積位點(diǎn)。

具有愛護(hù)力量的人工SEI膜界面能夠隔絕電解液與金屬鋰的接觸，在較大的體積變化下也能保持良好的界面相容性，因此對于延長可充電池壽命非常有利。機(jī)械強(qiáng)度和柔性等物理性質(zhì)是愛護(hù)性SEI膜所需要考慮的第一個因素。理論計算表明高于6GPa的模量可以抑制枝晶的生長，因此許多具有高強(qiáng)度的無機(jī)物如Al2O3、TiO2等被用來構(gòu)成人工SEI膜。兼具肯定柔性的LiPAA愛護(hù)層和動態(tài)交聯(lián)的聚合物薄膜由于能夠適應(yīng)巨大的體積膨脹也備受青睞。另外一個需要考慮的因素是愛護(hù)性界面的表面化學(xué)結(jié)構(gòu)。許多極性基團(tuán)由于和Li+具有較高的親和性或者與Li+之間存在強(qiáng)相互作用因而被用來調(diào)控界面上的離子流分布和界面?zhèn)鬏斝袨椤?/p>

圖4愛護(hù)性人工SEI膜示意圖

【總結(jié)與展望】

總之，電池界面對于電池整體性能起著打算性作用。盡管人們提出了許多模型來揭示電極-電解質(zhì)界面的成分和結(jié)構(gòu)，也開發(fā)了許多策略來提高界面穩(wěn)定性，但是實(shí)際上有關(guān)電極-電解質(zhì)界面仍舊存在許多懸而未決的問題。在該領(lǐng)域?qū)淼挠懻撝行枰仃P(guān)注一下幾點(diǎn)：

1）建立特異性吸附物種-溶解化配位結(jié)構(gòu)-界面性質(zhì)之間的聯(lián)系；

2）深刻理解界面離子傳輸?shù)恼麄€歷程，精準(zhǔn)描述微觀脫溶劑化過程和SEI膜內(nèi)的離子集中行為；

3）使用先進(jìn)的表征技術(shù)追蹤SEI膜的動態(tài)演化；

4）充分考慮物理、化學(xué)、機(jī)械等多重因素對人工SEI膜進(jìn)行完整精準(zhǔn)設(shè)計。

ChongYan,RuiXu,YeXiao,Jun-FanDing,LeiXu,Bo-QuanLi,andJia-QiHuang*,TowardCriticalElectrode/ElectrolyteInterfacesinRegeableBatteries,AdvancedFunctionalMaterials,2022,1909887,DOI:10.1002/adfm.202209887

【文章簡介】

電極-電解質(zhì)界面對于提高可充電池循環(huán)穩(wěn)定性、延長電池工作壽命起到至關(guān)重要的作用。不過由于討論技術(shù)的局限性和電極-電解質(zhì)界面隨時間或電位持續(xù)變化的動態(tài)特點(diǎn)使得該領(lǐng)域的討論始終處于比較初級的階段。近日，北京理工高校黃佳琦教授對可充電池中兩種典型界面：負(fù)極固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI)和正極電解質(zhì)界面（CEI）的相關(guān)討論工作進(jìn)行了概括總結(jié)。

【文章解讀】

1.電極-電解質(zhì)界面的形成機(jī)制

當(dāng)電極與電解質(zhì)接觸時二者之間會存在熱力學(xué)能隙。充放電過程中電池電壓的持續(xù)上升或降低就會引發(fā)電極與電解質(zhì)在兩相界面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，這就是所謂的“界面”。在這一部分重點(diǎn)介紹了電極-電解質(zhì)姐界面的兩種形成機(jī)制：初始特異吸附機(jī)制與溶劑化配位結(jié)構(gòu)機(jī)制。

圖1界面形成機(jī)制示意圖

對于初始吸附模型來說，其核心觀點(diǎn)是在電極-電解質(zhì)溶液上發(fā)生的電荷過量積累會形成界面雙電層結(jié)構(gòu)。雙電層的形成與分布的驅(qū)動力是庫倫力和電極表面的化學(xué)相互作用。界面雙電層主要由與電極表面存在強(qiáng)相互作用的離子和分子組成，其中離子主要是一些陰離子。這是由于陰離子盡管帶負(fù)電荷但是其脫溶劑化比較簡單因此會吸附在電極表面?？茖W(xué)家們將界面雙電層分為內(nèi)部的緊密層和外部的集中層。緊密層由于尺度有限因而不含有大尺寸的溶劑分子，只有一些小分子和離子；集中層中就沒有特定的吸附物種而只有溶劑化分子。也就是說，特異性吸附只存在于雙電層的內(nèi)側(cè)。值得留意的是，K+/Na+/Li+等陽離子與溶劑分子的配位作用較強(qiáng)通常會溶劑化，但是許多陰離子（像I-/Br-/NO3-）由于和溶劑分子之間的分子軌道匹配程度較低因而很少溶劑化，所以他們很簡單作為特異吸附物種存在于電極表面。

對于溶劑化配位結(jié)構(gòu)模型來說，它所描述的是體相電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。在傳統(tǒng)的稀溶液中，環(huán)狀溶劑分子相比鏈狀的溶劑分子更簡單與陽離子配位，這其中起作用的是溶劑分子中氧原子和陽離子的結(jié)合能以及溶劑分子的空間結(jié)構(gòu)。不過，隨著電解質(zhì)鹽濃度的漸漸增加，越來越多的溶劑分子或參加到配位結(jié)構(gòu)中使得體相中自由溶劑分子大幅削減，從而使得陰離子有機(jī)會以離子對的形式參加到初級溶劑化殼層中。此時形成電極-電解質(zhì)界面，那么優(yōu)先參加氧化還原的物種就是溶劑化殼層中的陰離子，而且其分解產(chǎn)物主要是具有高離子電導(dǎo)率的無機(jī)物。

對比來看，這兩種界面形成機(jī)制雖然側(cè)重點(diǎn)不同（一個側(cè)重界面結(jié)構(gòu)一個側(cè)重體相溶劑化結(jié)構(gòu)），但是二者是相統(tǒng)一的。在高濃電解質(zhì)溶液體系中，當(dāng)溶劑分子優(yōu)先參加形成溶劑化配位結(jié)構(gòu)時，其與電極表面的特異性吸附也會減弱，這就增加了陰離子在電極表面的特異性吸附并有利于形成陰離子誘導(dǎo)的電極-電解質(zhì)界面。因此二者之間有著緊密的關(guān)聯(lián)。

2.SEI膜的結(jié)構(gòu)和組分模型

鑲嵌模型和層狀模型是描述SEI膜空間分布的兩種主流觀點(diǎn)。鑲嵌模型認(rèn)為電解液不行逆還原形成的多種無機(jī)和有機(jī)組分是隨機(jī)分布的。不勻稱分布的SEI膜組分必定會導(dǎo)致不同的離子傳輸路徑所克服的集中勢壘不同，這就解釋了金屬鋰負(fù)極電化學(xué)沉積過程中的熱點(diǎn)區(qū)域、鋰枝晶以及死鋰等現(xiàn)象。而層狀SEI模型認(rèn)為各組分分布相對規(guī)章：低氧化態(tài)的無機(jī)組分分布在靠近電極表面的內(nèi)側(cè)而高氧化態(tài)的有機(jī)組分分布在外側(cè)。不過，討論人員發(fā)覺即便在各個單層內(nèi)部不同的化學(xué)成分仍舊是相互鑲嵌分布的，這說明這兩種模型并不沖突。

圖2SEI膜結(jié)構(gòu)模型示意圖

SEI的形成實(shí)際上是一個多組分多階段的電化學(xué)還原過程，其組成和結(jié)構(gòu)也會不斷發(fā)生動態(tài)變化。一方面，在形成初期SEI膜實(shí)際上是具有混合電子和離子傳導(dǎo)力量的，隨著化成過程或電化學(xué)循環(huán)的完善而漸漸達(dá)到穩(wěn)定，形成離子導(dǎo)體和電子絕緣體的特征；另一方面，電極巨大的體積變化會使得初期不穩(wěn)定的SEI膜不斷地裂開再生直至最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.界面上的Li+傳輸

SEI膜在形成之后開頭擔(dān)當(dāng)離子傳輸?shù)闹厝巍ｋ娊庖褐械匿囯x子需要首先脫溶劑化然后穿過多晶SEI膜并最終到達(dá)電極表面完成電荷轉(zhuǎn)移。界面上鋰離子的傳輸動力學(xué)對于可充電池的循環(huán)穩(wěn)定性、快速充放電力量以及平安性等都有著重要影響。

鋰離子在進(jìn)入SEI膜之前首先需要甩掉“沉重”的溶劑化殼層，這個過程中影響脫溶劑活化能的因素主要是溶劑化環(huán)境和SEI膜的特性。從溶劑化環(huán)境的角度來說，假如溶劑中環(huán)狀碳酸酯比例較高將更有助于降低脫溶劑活化能。討論人員還發(fā)覺最終一個溶劑化分子的脫去活化能貢獻(xiàn)了整個過程最大的比例。在新型的solvent-in-salt體系中，陰陽離子之間劇烈的靜電庫侖作用使得鋰離子脫溶劑化的難度顯著增大，脫溶劑化活化能也隨之增大。從SEI膜性質(zhì)來說，有討論認(rèn)為抱負(fù)的SEI膜應(yīng)當(dāng)能夠催化脫溶劑化過程的進(jìn)行。

脫溶劑化后的鋰離子會以暴露的形式在SEI膜中發(fā)生集中。抱負(fù)的SEI膜應(yīng)當(dāng)具備10-7-10-8S/cm的離子電導(dǎo)率，其多種組分、空位、缺陷以及晶界等都會對離子傳輸力量產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為Li3N、LiF、Li2CO3和Li2O等無機(jī)組分在離子電導(dǎo)中起著主導(dǎo)作用。最近也有討論表明滲透進(jìn)SEI膜孔中的液態(tài)電解質(zhì)也可以很大程度上參加整體的傳質(zhì)過程。

圖3SEI膜中的鋰離子傳輸機(jī)制與主要傳輸路徑示意圖

4.界面的調(diào)控

原生的SEI膜存在著化學(xué)異質(zhì)性、結(jié)構(gòu)脆弱性以及不同工況下全都性差等問題，因此近年來相當(dāng)多的討論人員致力于SEI膜的人工調(diào)控。抱負(fù)的電極-電解質(zhì)界面需要滿意以下要求：（1）化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性與電子絕緣性；（2）機(jī)械性質(zhì)剛?cè)岵?jì)；（3）勻稱快速的離子傳輸通道。針對上述要求，電極-電解質(zhì)界面的調(diào)控策略主要分為原位SEI膜的改善和設(shè)計人工SEI膜兩大類。

1）原位SEI膜的改善：

討論人員發(fā)覺可以調(diào)控電解液組分中的溶劑、陰離子和陽離子種類來調(diào)整雙電層的組成進(jìn)而對SEI膜成分和性質(zhì)進(jìn)行調(diào)制。氟代碳酸乙烯酯（FEC）是一種LUMO能級較低的溶劑，它可以優(yōu)先于常規(guī)EC/DEC等在負(fù)極表面發(fā)生還原形成具有高機(jī)械強(qiáng)度和高離子電導(dǎo)的LiF納米粒子。其他溶劑如碳酸亞乙烯酯(VC)、1,3-二氧戊環(huán)（DOL）、三氟丙烯碳酸酯（TFPC）等也被用來鈍化負(fù)極表面。討論人員利用LiTFSI、LiBOB、LiDFOB等新型鋰鹽取代LiPF6來促進(jìn)含氟鋰鹽分解產(chǎn)物的形成，這些鋰鹽與金屬鋰負(fù)極有著更好的界面相容性。討論人員發(fā)覺LiNO3作為添加劑能夠提高鋰負(fù)極的可逆性和界面穩(wěn)定性。許多雙鹽甚至三鹽體系被開發(fā)出來以便綜合利用各種鋰鹽的優(yōu)勢來定向構(gòu)建滿意要求的電極-電解質(zhì)界面。從陽離子角度來說，像Mg2+、In3+、Sn2+的還原產(chǎn)物能夠與Li形成合金所以被用來改善界面?zhèn)髻|(zhì)動力學(xué)；而Cs2+、Ru+等堿金屬離子還原電勢較低不會參加沉積過程，但它們能夠促進(jìn)Li+的致密勻稱沉積。

許多可充電池在工作之前還需要經(jīng)過在高溫下經(jīng)過小電流的化成階段來促進(jìn)致密、高離子電導(dǎo)的SEI膜的形成。討論人員借助這一思路將金屬鋰電極在一些特定組分電解液中進(jìn)行預(yù)先電化學(xué)成膜后再單獨(dú)組裝電池。類似的討論工作還包括電化學(xué)預(yù)拋光、電化學(xué)預(yù)鋰化等。

2）人工SEI膜的設(shè)計：

盡管原位調(diào)控SEI膜組分能夠顯著提升可充電池的電化學(xué)性能，但是原生SEI膜的一些致命弊端并未被完全消退(如各組分分布不均)，通過非原位構(gòu)建人工SEI膜可以開發(fā)具有更高平安性的新型電池體系。

人工電極-電解質(zhì)界面的設(shè)計策略包括對鋰箔預(yù)先化學(xué)處理和直接集成外源人造SEI膜兩種方法。由于金屬鋰本身的高反應(yīng)活性，其不僅能夠與電解液反應(yīng)還能夠和許多活潑氣體、固相前驅(qū)體等反應(yīng)形成氟化、氮化、硫化等不同性質(zhì)的界面。這些直接的化學(xué)反應(yīng)需要對反應(yīng)濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控以防所形成的SEI膜過厚致使界面阻抗增大。值得留意的是，這一種SEI膜構(gòu)建策略的界面產(chǎn)物通常具有離子電導(dǎo)性和電子電導(dǎo)性，所以也被稱為混合電導(dǎo)界面。離子導(dǎo)電的外層可以提高界面上的離子集中行為獲得勻稱的鋰離子流，電子電導(dǎo)的界面內(nèi)層可以調(diào)控電荷轉(zhuǎn)移行為供應(yīng)沉積位點(diǎn)。