王春生＆许康等Nature Chemistry：颠覆传统认知！SEI膜不是你想的那个样子

研究背景

目前广泛商用的锂离子电池是以碳酸酯电解液为主导的，比如EC/DEC电解液。在电解液刚开始循环的几圈，电解液会在负极被还原生成SEI膜。

近年来，随着表征手段的进步，人们对SEI膜的成分越来越关注，比如这几年特别火的LiF对负极的稳定性提升效果特别明显，对SEI膜的认识能够让我们更加理性地来对其进行调控，从而提升电池的性能。

从最实际的角度来看，研究目前商用的电池EC/DMC的电解液产生的SEI膜的重要性是其他体系不能相比的。目前业界的共识是负极的SEI主要成分为LEDC，即（CH2OCO2Li）2，其具有高的锂离子电导率，低电子电导率来保护负极。但是这个共识受到了挑战。

成果简介

8月19日， Nature chemistry在线发表由美国马里兰大学王春生& Bryan W. Eichhorn &陆军研究实验室许康合作的文章” Identifying the components of the solid–electrolyte interphase in Li-ion batteries”，作者通过合成与表征LEDC和LEMC（HOCH2CH2OCO2Li）,并与石墨上形成的SEI膜进行对比，作者指出LEMC才是SEI膜的主要成分，与传统的认知相反。

此外，作者用单晶衍射仪对LEMC和LMC（CH3OCO2Li）单晶结构进行解析，并且指出LEMC的离子电导率>1×10-6 S cm-1, 而LEDC是不导Li+的。

图文导读

图1a 给出了石墨与锂组成半电池的前两圈循环，蓝色为第一圈，粉色为第二圈，我们可以看到在0.8 V处，第一圈有个平台，而第二圈没有，在这个位置，是电解液被还原产生SEI膜的过程。

传统上认为此处发生的反应是图2中的反应（1），之前发表的四篇关于负极SEI中LEDC的文章用了各种表征方法与标准的LEDC进行了对比，这些手段结果与标准的LEDC进行对比，发现很类似，于是大家就断定这个SEI的主要成分就是LEDC。

但是作者发现，前人合成的LEDC的方法是有问题的，产物根本就不是LEDC，所以之前发表的文章中的结果也是错误的。以前的合成方法是设想(LiOCH2CH2OLi) 与CO2在乙醚溶剂中加成得到，于是利用乙醚与n-BuLi或者LiH反应生成LiOCH2CH2OLi, 然后与CO2反应。但是作者发现只加了一个Li的时候得到的LiOCH2CH2OH在乙醚中是不溶的，在第二个Li加上之前会生成沉淀，所以根本就不会生成想要的LEDC，而是LEMC。