Enhanced Solid Electrolyte Interphase Layer in Li-Ion Batteries with Fluoroethylene Carbonate Additives Evidenced by Liquid-Phase Transmission Electron Microscopy

相间 透射电子显微镜 电解质 材料科学 离子 碳酸盐 相(物质) 图层(电子) 化学工程 无机化学 分析化学(期刊) 化学 纳米技术 电极 冶金 色谱法 物理化学 有机化学 遗传学 工程类 生物
作者
Walid Dachraoui,Ruben‐Simon Kühnel,Nico Kummer,Corsin Battaglia,Rolf Erni
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (20): 19213-19224 被引量:18
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c01460
摘要

The solid electrolyte interphase (SEI) layer is essential for battery performance and safety due to its electron insulation and Li-ion conduction. However, issues such as ongoing electrolyte decomposition and Li dendrite growth often arise. The most common strategy for improving the SEI is using electrolyte additives. However, the growth mechanism of the SEI with additives remains unclear. In this study, we use operando electrochemical liquid cell scanning transmission electron microscopy (ec-LC-STEM) to monitor in real time the nanoscale processes at the electrode-electrolyte interface during battery operation. We investigate how the additive fluoroethylene carbonate (FEC) influences the formation and properties of the SEI, as well as the growth and dissolution of Li dendrites. Our study shows that FEC decomposes early, allowing the nucleation and growth of LiF nanoparticles (NPs) that create a dense, uniform, and thin SEI layer. Interestingly, our analysis reveals that these NPs have structural defects that could influence ionic and electronic conductivity. The real-time observations show that the FEC-based SEI facilitates the formation of dense and short Li metals, whereas the FEC-free SEI leads to the growth of long Li whiskers with thinner roots than tips. This structural difference influences their dissolution mechanism: in FEC-rich electrolytes, the strong contact between Li metal and the electrode ensures complete dissolution, while in FEC-free electrolytes, partial dissolution occurs, leaving behind inactive Li metal. These findings emphasize the crucial role of additives in shaping the growth mechanism and the local structure of the SEI, thereby regulating the growth and dissolution of Li metal.
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
研友_8yNl3L发布了新的文献求助30
1秒前
1秒前
1秒前
谦让朝雪完成签到,获得积分10
4秒前
太阳照常升起完成签到 ,获得积分10
5秒前
最后的轻语完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
daomaihu发布了新的文献求助100
9秒前
CHEN完成签到 ,获得积分10
11秒前
汉堡包的应助被llzzjj采纳,获得10
12秒前
辣目童子完成签到 ,获得积分10
14秒前
rabwang完成签到,获得积分10
14秒前
HCody完成签到 ,获得积分10
15秒前
gj2221423完成签到 ,获得积分10
15秒前
shanshan完成签到,获得积分10
16秒前
alixy完成签到,获得积分10
16秒前
WW完成签到 ,获得积分10
16秒前
十一完成签到 ,获得积分10
17秒前
宗剑完成签到,获得积分10
18秒前
亳亳完成签到 ,获得积分10
18秒前
xdo完成签到 ,获得积分10
20秒前
慕山完成签到 ,获得积分10
22秒前
chen完成签到 ,获得积分10
23秒前
26秒前
26秒前
等待的谷波完成签到 ,获得积分10
28秒前
无花果的应助被长安采纳,获得10
28秒前
艾艳完成签到,获得积分10
30秒前
zhangkui完成签到,获得积分20
33秒前
酷酷云朵完成签到,获得积分10
35秒前
迷路的问玉完成签到,获得积分10
36秒前
hzl完成签到,获得积分10
36秒前
长情的向真完成签到 ,获得积分10
36秒前
khh完成签到 ,获得积分10
37秒前
Lexi完成签到,获得积分10
37秒前
小时完成签到 ,获得积分10
37秒前
38秒前
听风完成签到 ,获得积分10
40秒前
碗在水中央完成签到 ,获得积分10
42秒前
长安发布了新的文献求助10
44秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Yugoslavia and China Histories, Legacies, Afterlives 560
A Silent Apostrophe:The Fayum Portraits 520
Organizational Behavior 510
AI-Contracting 300
四川大学学位论文.郭瑞昂. 基于高压热扩散的n型磷掺杂金刚石半导体制备研究 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 化学工程 内科学 物理 生物化学 复合材料 催化作用 细胞生物学 人工智能 心理学 无机化学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7834478
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9356976
关于积分的说明 20592968
捐赠科研通 7426936
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3337432
关于科研通互助平台的介绍 2482006
邀请新用户注册赠送积分活动 2358259