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Nat. Commun.：新技術(shù)&新理解！DS-PERS揭示Li金屬表面SEI演化

來源：時間：2023-07-06 10:26:29 瀏覽：1432次

第一作者：Yu Gu和En-Ming You

通訊作者：毛秉偉教授和田中群院士、崔屹教授

通訊單位：廈門大學、斯坦福大學

DOI: 10.1038/s41467-023-39192-z

研究背景

鋰（Li）金屬具有高的容量和極低的氧化還原電位等優(yōu)點，是可再充電鋰電池的理想負極。然而，電化學沉積/溶解的Li通常呈現(xiàn)枝晶形態(tài)，導致Li金屬負極庫侖效率低、循環(huán)穩(wěn)定性差等問題。固體電解質(zhì)界面（SEI）對穩(wěn)定Li金屬負極至關(guān)重要，但對SEI形成和演化機制的理解十分有限。基于此，廈門大學毛秉偉教授和田中群院士、斯坦福大學崔屹教授等人報道了一種深度靈敏的表面等離激元增強拉曼光譜（DS-PERS）技術(shù)，用于Li負極表面SEI的原位-無損表征。該工作從分子層面研究和理解Li負極表面SEI的形成和演化機制。

文章要點

1、基于殼-隔離納米顆粒增強拉曼光譜（SHINERS）技術(shù)，將超薄SiO₂殼包覆的Au納米顆粒散布到Cu基體表面增強拉曼信號，開發(fā)了深度靈敏的表面等離激元增強拉曼光譜（DS-PERS）無損檢測技術(shù)。

2、利用DS-PERS技術(shù)研究了鋰負極SEI在不同狀態(tài)下的納米結(jié)構(gòu)和化學成分的變化，并從分子層面揭示了SEI與Li⁺去溶劑化和Li沉積之間的相互影響。

3、此外，作者設(shè)計了一種恒電位-恒電流極化策略，用于獲得增強的類聚合物結(jié)構(gòu)Li-SEI界面，顯著提高無負極鋰金屬電池（LMBs）的電化學性能。同時，作者還拓展了表面等離激元增強拉曼光譜（PERS）對復雜表面/界面的研究能力，為實時研究和理解SEI的形成和演化機制開辟了新的視角。

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