I prodotti di decomposizione interfacciale che formano la cosiddetta interfase solido-elettrolita (SEI) durante la prima carica/scarica determinano in modo significativo le prestazioni elettrochimiche delle batterie al litio (Li). Ad oggi, le evoluzioni dinamiche, composizioni chimiche, le stabilità ei fattori di influenza dei film SEI hanno catturato l'attenzione di molti.

Va notato che, in contrasto con la formazione del film SEI sulla superficie degli elettrodi, una sorta di guscio SEI di solito si forma in modo conforme allo strato più esterno del Li depositato in loco una volta che il Li appena depositato entra in contatto con l'elettrolita, che potrebbe influenzare direttamente la nucleazione di Li, comportamenti di crescita e proprietà elettrochimiche all'interfaccia elettrodo/elettrolita.

Per di più, le instabilità chimico/morfologiche del guscio SEI formato in loco pongono sfide per le caratterizzazioni in situ. Catturare direttamente l'evoluzione dinamica dei gusci SEI è fondamentale per interpretare i loro impatti sull'interfaccia anodo/elettrolita e sulle prestazioni della batteria.

La microscopia elettrochimica a forza atomica (EC-AFM) consente la caratterizzazione in tempo reale del cambiamento morfologico, modulo meccanico e distribuzione potenziale/corrente all'interfaccia elettrodo/elettrolita in condizioni di lavoro, fornendo un importante metodo di analisi in situ ad alta risoluzione spaziale per esplorare l'evoluzione dinamica del guscio SEI formato in loco sul Li depositato.

Recentemente, Il prof. Li-Jun Wan e il prof. Rui Wen et al. fornire la semplice evidenza visualizzata dell'evoluzione dei gusci SEI durante la deposizione/stripping di Li per rivelare la degradazione dell'anodo tramite EC-AFM in situ.

Durante la deposizione di Li, le particelle quasi sferiche di Li nucleano e crescono su un elettrodo di Cu. Successivamente, il crollo dei proiettili SEI viene catturato distintamente con lo stripping continuo del Li. Con l'avanzare del ciclismo, i nuovi depositi di Li sono inclini a rinuclearsi nei siti privi di depositi con una maggiore attività elettrochimica. Le conchiglie SEI fresche si formano su Li appena depositato mentre le conchiglie SEI originali mantengono la loro morfologia collassata nella stessa posizione. La grave rigenerazione/collasso SEI insieme all'esaurimento dell'elettrolito e all'aumento dell'impedenza interfacciale assumono una delle responsabilità per la degradazione degli anodi.

Questo lavoro rivela l'evoluzione dell'interfaccia su nanoscala, fornisce approfondimenti sulla comprensione fondamentale delle proprietà SEI e guida ulteriormente le strategie di miglioramento del design dell'interfaccia nelle batterie al litio.