由于高理论容量和低氧化还原电位，锂金属被认为是可充电锂金属电池（LMB）负极的“圣杯”。然而，锂负极和电解液之间的副反应及枝晶生长阻碍了其应用。因此，非常需要高质量的SEI，其结构和成分对引导锂沉积至关重要。
在此，湖南大学马建民副教授等人利用三（4-氟苯基）膦（TFPP）作为电解液添加剂成功地构建了富含Li2CO3/LiF的异质结构SEI，并用于稳定的LMB。首先，作者通过DFT计算研究了三苯基膦（TPP）、TFPP 和三（五氟苯基）膦（TPFPP）在碳酸亚乙酯 （EC）/碳酸二甲酯（DMC）中诱导SEI形成的分子见解，分子动力学（MD）模拟也进一步证明了由于在含有TFPP的电解液中Li-EC的配位数降低，易导致去溶剂化过程。
研究表明，在含TFPP的电解液中形成的平衡良好的SEI具有Li2CO3的快速Li+传输动力学、LiF良好的电子绝缘能力及对Li+的强亲和力等优点。它可以有效保证Li+快速、均匀地通过SEI，同时防止来自Li负极的电子进入SEI，从而在SEI/Li界面实现均匀致密的Li沉积。
受益于上述特性，基于含TFPP添加剂电解液的锂负极具有最低的初始成核过电位（60.4 mV），且在1 mA cm-2下实现了超过400小时的长期稳定锂电镀/剥离。此外，基于TFPP添加剂的Li||NCM622全电池在0.1 A g-1时具有170 mAh g-1的初始放电容量，循环200次后容量保持率为 87.8%，而空白对照电解液中电池200次循环后容量仅维持54.3%。此外，作者通过TEM和XPS进一步研究了含TFPP添加剂的电池性能改善机制。
结果显示，坚固且均匀的CEI层可以抑制正极和溶剂之间的连续副反应并进一步抑制正极中过渡金属离子的溶解，这意味着异质结构SEI和高质量CEI协同改善了电化学性能。因此，这项工作通过电解液工程调节添加剂分子提供了对平衡良好的异质结构SEI的见解。
图2. 基于TFPP添加剂的Li||NCM622全电池性能
Li2CO3/LiF-Rich Heterostructured Solid Electrolyte Interphase with Superior Lithiophilic and Li+-Transferred Characteristics via Adjusting Electrolyte Additives, Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200337
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