武汉大学「长江学者」曹余良/陈重学AEM | 锂离子电池中石墨负极上溶剂共嵌反应机理的解析与解耦！

本文研究了锂离子电池中石墨负极上溶剂共嵌反应的机理。背景方面，石墨负极与非水电解质的兼容性问题一直是制约锂离子电池发展的关键瓶颈，其中溶剂共嵌和分解是主要副反应，但以往研究多集中于溶剂分解和SEI形成，对溶剂共嵌的关注较少，尤其局限于醚类等高还原稳定性溶剂。研究目的在于揭示溶剂共嵌反应的普遍性及其关键影响因素，并探索有效保护石墨负极的途径。结论表明，可逆的溶剂共嵌反应不仅存在于醚类溶剂，在磷酸三甲酯、磷酸三乙酯和四亚甲基砜等常用功能溶剂中也普遍存在；溶剂的溶解能力和Li⁺的溶剂化结构是决定共嵌起始电压的关键因素；通过调控电压范围可将可逆共嵌与不可逆分解反应分离，且只有当成膜添加剂的还原电位高于主体溶剂的共嵌起始电压时才能有效保护石墨负极，抑制效果与两者电位差正相关。这些发现为理解电解质/石墨界面稳定性和设计高性能电解质提供了新见解。