Real-time mass spectrometric characterization of the solid–electrolyte interphase of a lithium-ion battery

相间 电解质 材料科学 离子 锂(药物) 二次离子质谱法 双层(生物学) 纳米技术 图层(电子) 化学物理 分析化学(期刊) 化学工程 电极 化学 色谱法 物理化学 有机化学 工程类 内分泌学 生物 医学 遗传学
作者
Yufan Zhou,Mao Su,Xiaofei Yu,Yanyan Zhang,Jun-Gang Wang,Xiaodi Ren,Ruiguo Cao,Wu Xu,Donald R. Baer,Yingge Du,Oleg Borodin,Yanting Wang,Xuelin Wang,Kang Xu,Zhijie Xu,Chongmin Wang,Zihua Zhu
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Nature Portfolio]
卷期号:15 (3): 224-230 被引量:423
标识
DOI:10.1038/s41565-019-0618-4
摘要

The solid–electrolyte interphase (SEI) dictates the performance of most batteries, but the understanding of its chemistry and structure is limited by the lack of in situ experimental tools. In this work, we present a dynamic picture of the SEI formation in lithium-ion batteries using in operando liquid secondary ion mass spectrometry in combination with molecular dynamics simulations. We find that before any interphasial chemistry occurs (during the initial charging), an electric double layer forms at the electrode/electrolyte interface due to the self-assembly of solvent molecules. The formation of the double layer is directed by Li+ and the electrode surface potential. The structure of this double layer predicts the eventual interphasial chemistry; in particular, the negatively charged electrode surface repels salt anions from the inner layer and results in an inner SEI that is thin, dense and inorganic in nature. It is this dense layer that is responsible for conducting Li+ and insulating electrons, the main functions of the SEI. An electrolyte-permeable and organic-rich outer layer appears after the formation of the inner layer. In the presence of a highly concentrated, fluoride-rich electrolyte, the inner SEI layer has an elevated concentration of LiF due to the presence of anions in the double layer. These real-time nanoscale observations will be helpful in engineering better interphases for future batteries. An operando mass spectrometry technique, along with molecular dynamics simulations, unveils the evolution of the solid–electrolyte interphase chemistry and structure in lithium-ion batteries during the first cycle.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
朱奇发布了新的文献求助10
1秒前
夏召庆完成签到,获得积分20
1秒前
Xiaoxiao举报小苹果呀呀求助涉嫌违规
1秒前
1秒前
科研通AI2S应助why采纳,获得10
2秒前
锌离子电池电解液完成签到,获得积分10
2秒前
HY完成签到 ,获得积分10
3秒前
剑九黄发布了新的文献求助10
3秒前
夏浅完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
烟花应助Alioth采纳,获得10
4秒前
4秒前
lyxxll完成签到,获得积分10
5秒前
Yue完成签到,获得积分10
5秒前
药企牛马完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
6秒前
ayayaya完成签到 ,获得积分10
6秒前
浮游应助yzz采纳,获得10
6秒前
8秒前
9秒前
农艳宁发布了新的文献求助10
9秒前
iNk应助巴哒采纳,获得20
10秒前
张艳茹完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
11秒前
11秒前
hb完成签到,获得积分10
12秒前
郭素玲完成签到,获得积分10
12秒前
药企牛马发布了新的文献求助10
12秒前
ZhouZhou完成签到 ,获得积分10
12秒前
halo1994完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
丘比特应助阳光彩虹采纳,获得10
14秒前
15秒前
茶博士完成签到,获得积分10
15秒前
勤奋高丽发布了新的文献求助10
15秒前
蜘蛛道理发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
linci发布了新的文献求助10
16秒前
高分求助中
合成生物食品制造技术导则,团体标准,编号:T/CITS 396-2025 1000
The Leucovorin Guide for Parents: Understanding Autism’s Folate 1000
Pipeline and riser loss of containment 2001 - 2020 (PARLOC 2020) 1000
Critical Thinking: Tools for Taking Charge of Your Learning and Your Life 4th Edition 500
Fermented Coffee Market 500
Comparing natural with chemical additive production 500
Atlas of Liver Pathology: A Pattern-Based Approach 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5237739
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4405468
关于积分的说明 13710602
捐赠科研通 4273720
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2345109
邀请新用户注册赠送积分活动 1342257
关于科研通互助平台的介绍 1300114