在鋰離子電池充放電過(guò)程中，有許多反應(yīng)在用途，雖然鋰離子電池現(xiàn)在日益普及，但里面仍存在一些用途原理沒(méi)有被人所知。要想改善鋰離子電池的性能，對(duì)其進(jìn)行不斷的觀察是最好的方法之一，但考慮到鋰離子電池的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和顯微鏡技術(shù)的局限性，這并非易事。

來(lái)自莫斯科Skoltech能源科學(xué)技術(shù)中心的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種新方法來(lái)仔細(xì)觀察其中一些鋰電運(yùn)作的過(guò)程——固體電解質(zhì)中間相（SEI）的形成過(guò)程，研究者把SEI描述為一個(gè)鋰離子電池陽(yáng)極表面在幾個(gè)初始循環(huán)過(guò)程中形成的一層薄的電解質(zhì)還原產(chǎn)物。

研究人員表示這種薄膜的形成關(guān)于減緩電池退化至關(guān)重要。然而，事實(shí)證明，對(duì)SEI的形成進(jìn)行原位測(cè)量非常困難，在實(shí)驗(yàn)室中用更統(tǒng)一的替代品替代商用電池材料是獲得結(jié)果的唯一方法。

Skoltech科學(xué)家SergeyLuchkin說(shuō)：“由于電池級(jí)材料通常都是粉末，要通過(guò)原子力顯微鏡在其表面可視化動(dòng)態(tài)過(guò)程，特別是在液體環(huán)境下，是一個(gè)挑戰(zhàn)。標(biāo)準(zhǔn)電池電極太粗糙，無(wú)法進(jìn)行此類(lèi)測(cè)量，并且在掃描過(guò)程中，孤立的顆粒往往會(huì)從基板上脫離。為了克服這個(gè)問(wèn)題，我們將顆粒嵌入環(huán)氧樹(shù)脂中并進(jìn)行了橫截面處理，以便將顆粒牢固地固定在基材中?！?/p>

除了高度定向的熱解石墨（一種以前用于研究SEI的較均勻的碳材料之一）之外，Skoltech小組還將其橫截面工藝應(yīng)用于中碳微珠石墨和不可石墨化的非晶碳的電極，從而使研究人員能夠觀察形成SEI層的厚度，并評(píng)估其電氣和機(jī)械性能。

他們的研究表明SEI形成的條件因電極材料的不同而有很大差異，以及SEI附著力與電極的表面粗糙度相關(guān)。由于SEI能夠滲入多孔性更高的表面并獲得更好的附著力，因此較粗糙的表面可促進(jìn)降解的減少。

將橫斷面方法應(yīng)用于鋰－錳－鈷陰極，未發(fā)現(xiàn)形成SEI層的跡象。根據(jù)科學(xué)家們的說(shuō)法，這一結(jié)果表明，未來(lái)的研究應(yīng)該承認(rèn)鋰離子電池陽(yáng)極和陰極之間的穩(wěn)定機(jī)制有著根本性的差異。

他們的研究結(jié)果發(fā)表在ScientificReports上。