揭示锂金属电池SEI中LiF-LiH固溶异质本质及界面传导机制

来自研究人员采用19F固态核磁共振技术，针对锂金属电池固体电解质界面(SEI)关键组分LiF的异质性问题展开研究，发现LiFSEI中存在LiF-LiH固溶体（LiH1-yFy和LiF1-xHx），证实高库伦效率电解质中LiH1-yFy相主导的异质结构可提升离子电导率，为高性能电池界面设计提供新范式。

　　

通过¹⁹F固态核磁共振(NMR)技术对锂氟化锂(LiF)-氢化锂(LiH)固溶体的深入研究，揭示了锂金属电池固体电解质界面(SEI)中LiF组分存在显著异质性。研究发现SEI中的LiF(LiF_SEI)具有丰富的光谱特征，其源于有限固溶体的形成：富氢相(LiH_1-yF_y)和富氟相(LiF_1-xH_x)。该发现通过⁶Li同位素NMR、同步辐射X射线衍射和冷冻电镜(cryo-EM)技术得以验证。对不同电解质体系SEI的表征表明，高库伦效率电解质中富氢相(LiH_1-yF_y)占主导地位，这源于LiF-LiH固溶体相较于纯LiF具有更高的离子电导率。概念验证实验证明，富含LiH_1-yF_y的涂层较传统LiF涂层在锂金属电池中展现出显著优势。该研究对SEI组分异质性的新认知为电极-电解质界面设计提供了重要理论基础。