【摘要】 SEI膜的形成会产生大量的气体，但SEI膜的结构复杂，只能进行定性分析。

目前，基于不同的模型对固体电解质界面的基本结构和机理进行了研究。虽然许多研究人员通过各种表征方法观察了SEI的特征和性质，但仍然无法从很小的微观水平解释其动态作用机制。其中，大多数研究人员通过添加添加剂或材料涂层来改变电池的电化学性能。传统的研究方法只从外观上描述电池的性能，而缺乏对电池在研究过程中的电化学反应的详细分析。在对SEI建立的一些模型进行分析的基础上，Yuan[1]等人通过各种表征方法对SEI薄膜的研究角度进行了分析总结。介绍了目前的传统SEI和人工SEI。

 

SEI膜是决定反应结果和电池电化学性能的重要性质。SEI膜的厚度直接影响Li+在插入或提取过程中通过锂离子电池的速度，从而间接影响锂离子的许多电化学性质。用插层化合物取代锂离子电池的正负极后，对SEI膜的影响是非常显著的。目前，埋入材料包括碳基、过渡金属氧化物、纳米金属和金属间化合物。这些嵌入材料与电极材料结合后，电池稳定性好，电池容量高，离子扩散速度快，极大地提高了电池的电化学性能。

 

SEI膜的特殊结构是由电池电极金属材料与电解液反应产生的一些不溶性固体产物组成的。它充当固体和液体之间的界面相，但它具有固体电解质的性质，而这一层固相材料不允许电子通过，所以这种特殊的薄膜被称为固体电解质界面。SEI这个名字的原因是研究人员建立了固体电解质薄膜模型，自那以来得到了最广泛的应用，所以它被称为SEI膜。SEI膜含有有机物和一些气体。

 

通过研究发现，界面反应中的有机物主要以二聚体沉淀的形式存在于界面上。SEI膜的形成会产生大量的气体，但SEI膜的结构复杂，只能进行定性分析。与定性分析相比，定量分析是后续研究的一个很好的方向。SEI膜是通过锂、插层或其他方法还原电解液、溶剂和盐而形成的。锂离子通过SEI膜从电解液输送到阳极表面，同时防止阳极和电解液之间的其他反应。

 

对于工业用石墨来说，电镀过程中SEI的反复断裂导致电解液与锂金属表面的接触频率较高，导致寄生贫化Li还原反应的加速，从而导致SEI生长较快，循环效率较低。上述程将严重影响电池的电化学性能。

 

图1 2004-2022年SEI薄膜研究进展调查。[1]

 

图2 碳负极上的SEI生成示意图。[1]

 

虽然人们对SEI的组成和结构已经做了大量的研究，许多研究方向也通过改变SEI的结构来提高电池的电化学性能，但除了SEI建模之外，研究人员还没有一个主观的研究结论。

 

虽然目前储能设备的需求量很大，但人们应该更多地关注SEI的基础理论研究。其次，在下一步的人工固体电解质膜的研究中，应更加重视SEI结构的研究。目前，学科领域的创新大多是从材料的角度切入的。虽然研究对象的表现有所提高，但明显缺乏重大创新。此外，人造固体电解质膜的加入使锂离子电池表现出极其优异的性能。因此，SEI机理的研究和人工固体电解质膜的添加对锂离子电池未来性能的提高都具有巨大的作用。

 

[1] H. Yuan, G. Zheng, D. Zhang, X. Yang, Review on Action Mechanism and Characterization of Natural/Artificial Solid Electrolyte Interphase of Lithium Battery: Latest Progress and Future Directions, Energy & Fuels, 37 (2023) 833-857.

 

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