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:449
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
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
超级棒完成签到 ,获得积分10
刚刚
哈好好哈哈好完成签到,获得积分10
1秒前
咚咚完成签到,获得积分10
2秒前
YaHaa发布了新的文献求助10
2秒前
4秒前
4秒前
高大的凡阳完成签到 ,获得积分10
4秒前
6秒前
6秒前
阿白先生完成签到,获得积分10
8秒前
benben关注了科研通微信公众号
9秒前
咚咚发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
SAKURA发布了新的文献求助10
10秒前
方方完成签到,获得积分10
11秒前
穆雨发布了新的文献求助10
11秒前
疯狂学习的小聂完成签到,获得积分10
12秒前
JamesPei应助asdfghjkl采纳,获得10
13秒前
天明完成签到,获得积分10
13秒前
田彬杰完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
14秒前
am900skp完成签到,获得积分10
15秒前
打打应助阿秋秋秋采纳,获得10
15秒前
搜集达人应助曾经的思山采纳,获得10
16秒前
Ava应助甜叶菊采纳,获得10
16秒前
TNU发布了新的文献求助10
18秒前
Jiaxx完成签到,获得积分10
19秒前
丘比特应助12331采纳,获得10
23秒前
流禾乙豫完成签到 ,获得积分10
24秒前
nidehulu完成签到,获得积分10
25秒前
墙雨轩完成签到,获得积分10
26秒前
沉默的可乐完成签到,获得积分10
26秒前
西瓜完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
李健应助苯醌采纳,获得10
28秒前
General发布了新的文献求助10
28秒前
28秒前
坦率抽屉完成签到 ,获得积分10
29秒前
ASIMISMO完成签到,获得积分10
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7319762
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8935401
关于积分的说明 18942248
捐赠科研通 6978298
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214413
关于科研通互助平台的介绍 2382293
邀请新用户注册赠送积分活动 2193457