Литиевые батареи и твердоэлектролитный интерфейс (SEI) — прогресс и перспективы

Динамика на границах раздела в химических системах, такая как перенос электронов и ионов, имеет значение для рациональной оптимизации материалов и устройств для электрохимического накопления энергии. Развитие понимания фундаментальной электрохимии на интерфейсах также поможет в понимании соответствующих явлений в биологических, микробных, фармацевтических, электронных и фотонных системах. В литий-ионных батареях электрохимическая нестабильность электролита и вытекающее реактивное разложение происходят на поверхности анода в пределах двойного слоя Гельмгольца, что приводит к накоплению восстановительных продуктов и образованию твердоэлектролитного интерфейса (SEI). В данном обзоре суммируются релевантные аспекты SEI, включая формирование, состав, динамическую структуру и механизмы реакций, с основным фокусом на графитовом аноде и с выводами относительно литиевого металлического анода. Кроме того, обсуждается влияние электролита и материалов электродов на структуру и свойства SEI. Приводится обновление по современным методам количественной характеристики структуры и изменяющихся свойств SEI. Наконец, изложена структура для оценки существующих проблем и будущих направлений исследований, включая применимые вычислительные, методы машинного обучения и экспериментальные подходы.