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?崔屹ACS Energy Letters：SEI形成與鋰金屬電池實際性能的相關性

固體電解質界面相（SEI）被認為是鋰金屬電池（LMBs）中最重要和最不為人知的組成部分。同樣地，人們對SEI形成協議和LMB的實際性能指標之間的聯系了解得更少。

斯坦福大學崔屹、Stacey F. Bent等展示了恒電流和恒電壓的SEI形成協議對LMB中庫侖效率（CE）和腐蝕損失的影響。

圖1. 恒電壓協議導致SEI的形成

具體而言，這項工作采用用高性能的弱溶劑化電解液，即1 M雙氟磺酰亞胺鋰鹽-氟化1,4-二甲氧基丁烷溶劑（1 M LiFSI/FDMB），設計了恒電壓和恒電流協議，以形成SEIs，然后得出SEIs和LMB的性能指標之間的聯系。

研究發現，恒電壓協議會導致不含鋰金屬的SEI，而恒電流協議則促進含鋰金屬的SEI。

在恒電壓協議中，作者改變了電池在SEI形成過程中所保持的電壓，而在恒電流協議中，作者改變了電池在SEI形成過程中所循環的電流密度，這兩種方案形成的SEI都能改善CE并減少腐蝕，其改善的程度取決于SEI的性質。

圖2. 恒電壓的SEI改善了Li||Cu電池的CE

在恒電壓協議下，較低的電位通過促使富含陰離子的SEI的形成而改善電池性能，而在恒電流協議期間，較低的電流密度促使較厚的SEI形成，從而減少鋰和電解液之間的寄生副反應。

另外，作者表明，恒電流SEI比恒電壓SEI能更有效地改善性能，可能是因為它們更厚，對電解液的滲透性更低，從而導致鋰-電解液反應減少。

通過在高性能的電解液（1M LiFSI/FDMB）中采用這些SEI形成協議，這項工作將首次循環的CE提高了～5%，將前5次循環的復合CE提高了～7%，并將腐蝕引起的CE損失減少了～8%。

圖3. 恒電流的SEI改善了Li||Cu電池的CE

Correlating the Formation Protocols of Solid Electrolyte Interphases with Practical Performance Metrics in Lithium Metal Batteries. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c02137

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