Los productos de descomposición interfacial que forman la llamada interfase de electrolitos sólidos (SEI) durante la primera carga / descarga determinan significativamente las prestaciones electroquímicas de las baterías de litio (Li). Hasta la fecha, las evoluciones dinámicas, composiciones químicas, las estabilidades y los factores que influyen en las películas SEI han captado la atención de muchos.

Se nota que, en contraste con la formación de película SEI en la superficie de los electrodos, una especie de capa de SEI generalmente se forma de manera conforme en la capa más externa del Li depositado en el sitio una vez que el Li recién depositado entra en contacto con el electrolito, que podría influir directamente en la nucleación de Li, comportamientos de crecimiento y propiedades electroquímicas en la interfaz electrodo / electrolito.

Es más, las inestabilidades químicas / morfológicas del caparazón de SEI formado in situ plantean desafíos para las caracterizaciones in situ. Capturar directamente la evolución dinámica de las carcasas SEI es crucial para interpretar sus impactos en la interfaz ánodo / electrolito y el rendimiento de la batería.

La microscopía de fuerza atómica electroquímica (EC-AFM) permite la caracterización en tiempo real del cambio de morfología, módulo mecánico y distribución de potencial / corriente en la interfaz electrodo / electrolito en condiciones de trabajo, proporcionando un importante método de análisis in situ con alta resolución espacial para explorar la evolución dinámica de la capa SEI formada in situ en el Li depositado.

Recientemente, Prof. Li-Jun Wan y Prof. Rui Wen et al. proporcionan la evidencia visualizada directa de la evolución de las cáscaras SEI durante la deposición / extracción de Li para revelar la degradación del ánodo a través de EC-AFM in situ.

Durante la deposición de Li, las partículas de Li cuasi esféricas se nuclean y crecen en un electrodo de Cu. Después, el colapso de los proyectiles SEI se captura claramente con la extracción continua de Li. A medida que avanza el ciclismo, Los nuevos depósitos de Li tienden a volver a nuclearse en los sitios libres de depósitos con mayor actividad electroquímica. Las conchas SEI frescas se forman en Li recién depositado, mientras que las conchas SEI originales conservan su morfología colapsada en la misma posición. La regeneración / colapso severo de SEI junto con el agotamiento de electrolitos y el aumento de la impedancia interfacial toman una de las responsabilidades de la degradación de los ánodos.

Este trabajo revela la evolución interfacial a nanoescala, proporciona una visión profunda de la comprensión fundamental de las propiedades de SEI y orienta aún más las estrategias de mejora del diseño de la interfaz en las baterías de Li.