硅具有高理论比容量和丰富储量，是极具潜力的下一代锂离子电池负极材料。但充放电过程中的巨大体积变化易导致硅颗粒碎裂、固体电解质界面层（SEI）反复破裂与重建，持续消耗电解液，限制其应用。醚基电解液可通过开环聚合形成柔顺的富聚合物界面相，因此领域内常认为溶剂聚合能力越强，界面越稳定，却较少关注聚合动力学的时间演化。
近日，我院张贤惠教授课题组联合佐治亚理工学院刘美林教授对比了1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、1,3-二氧戊环和1,3,5-三噁烷四种醚溶剂体系。研究发现，聚合本征活性更强的1,3,5-三噁烷反而循环稳定性更差，存在聚合动力学陷阱。加入0.2 M硝酸锂后，硝酸根参与锂离子溶剂化壳层配位，提高三噁烷开环活化能垒，抑制过早、爆发式聚合；同时，硝酸根优先还原形成含氮钝化界面，减少电解液消耗，构建内层富无机、外层富聚合物且更薄、更连续的SEI。该研究揭示，可聚合醚基电解液前期过度聚合虽能加快初始界面形成，却会损害电池长期循环耐久性。规避这一陷阱并非完全抑制聚合，而是调控聚合发生的时机与位置，为长循环硅负极界面的精准调控提供新思路。
该研究成果以“Escaping the Polymerization Kinetics Trap in Ether Electrolytes for Durable Silicon Interphases”为题发表在材料学国际顶级期刊《ACS Energy Letters》（中科院一区TOP期刊，影响因子17.5）。
我院为第一完成单位，学院硕士生洪田杨、博士生刘迪、硕士生易晓芹为共同第一作者，佐治亚理工学院刘美林、成均馆大学李艳红、海峡柔性电子（未来科技）学院张贤惠教授为共同通讯作者。
原文链接: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.6c01885
