天津大学孙洁EnSM：高性能负极，历时13个月，1.3C循环6100次！

电极的性能与溶剂化鞘极为相关，然而，目前还不清楚电极的亲溶剂性与溶剂化鞘对电化学行为有什么关键影响。

图1. 通过亲溶剂性在Bi负极产生和演化SEI层的示意图

天津大学孙洁等选择Bi负极来揭示亲溶剂性对锂离子电池（LIBs）在两种不同电解液环境中性能的影响。首先，作者发现，基于密度泛函理论（DFT）的计算，富含阴离子的溶剂化鞘在Bi负极提供了优先吸附。

为进一步了解富含阴离子的溶剂化鞘的吸附行为，这里借鉴了转基因技术，该技术是将遗传物质人为地整合到生物体的基因组中，从而赋予生物体优势或赋予它们新的优良特性。

在这项技术的启发下，具有强烈亲溶剂作用的富含阴离子的溶剂化鞘作为客体基因，有目的地优先吸附在Bi负极上，从而能够在最初的几个循环中促进刚性SEI层的快速形成。

此外，作者发现，外部无机物向富含有机物的薄保护层的温和演变，有利于润湿电解液并抑制进一步的电解液分解。

图2. 理论计算和SEI层生成的示意图

由于这些优势，Bi负极可以获得优异的循环性能，即在1.3C下经过6100次循环后（13个月），在可获得2476 mAh cm⁻³的高体积容量，并在10C下6000次循环后可获得1597 mAh cm⁻³的高容量。此外，这项工作还展示了四种Bi基全电池。

值得注意的是，Bi//NCM811全电池在50 mA g⁻¹下经过200次循环后可提供97%的容量保持率。总体而言，这项工作从亲溶剂性的角度为理解电化学行为和提高性能提供了新的见解。

图3. Bi负极的锂离子存储性能

Solvophilicity effect on the generation and evolution of solid electrolyte interface at Bi anode with excellent fast-charging performance. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.03.036