综述：锂离子电池碳基负极上固态电解质界面相的表征：方法、伪影及相关性工作流

《Batteries》：Characterization of Solid Electrolyte Interphases on Carbon-Based Negative Electrodes for Lithium-Ion Batteries: Methods, Artifacts, and Correlative Workflows

　　

固态电解质界面相（SEI）表征对于解释锂离子电池中石墨和含Si碳基负极的性能、退化和寿命至关重要。然而，由于测量信号、推断归属、样品历史和电极结构并不总是被清晰区分，SEI相关论断往往难以相互比较。本综述提出了一种基于论断边界（claim-bounded）的SEI表征框架，将直接可观测信息与推断的化学、分子、结构、形态和功能信息区分开来。光电子能谱方法提供化学态和相对深度敏感性约束；二次离子质谱方法提供碎片和同位素分布；振动光谱支持官能团和局部振动证据；核磁共振和分子质谱提供分子或产物级约束；而显微镜、断层扫描和原子力显微镜提供形态、结构、局部厚度、形貌和力学响应。在这些方法中，冲洗、干燥、溅射、束流暴露、萃取和有限采样均可能改变可观测信息，从而影响可辩护的论断。本综述强调了原生电极相关SEI特征与萃取、可溶或电解质相产物之间的区别，以及仅形态学证据与化学归属形态之间的区别。最后，综述提出了基于论断驱动的相关性工作流和报告指南，以便在石墨、Si/石墨、Si/C和碳包覆Si结构上（在直接研究或直接存在的条件下）实现可重复的解释。

**1. 引言**

固态电解质界面相（SEI）在锂离子电池碳基负极运行和退化中起关键作用。形成于低电位下的还原性电解质分解，SEI通过限制连续电解质还原并允许锂离子传输，实现可逆锂存储。SEI不仅是表面膜，而是动态界面相，其组成、覆盖度、传输性能和力学稳定性与不可逆锂消耗、首次循环损失、阻抗演变和寿命相关。然而，SEI证据难以比较，因为测量信号、推断归属、样品历史和电极结构未能明确分离。石墨与含Si复合负极的SEI形成和退化路径不同，不能将石墨上的结论直接转移至含Si体系。SEI表征的核心困难在于确定测量了异质界面相的哪一部分，以及推断能扩展到多远。

**2. 范围、SEI形成与解释框架**

本综述聚焦于石墨和含硅碳基负极，包括改性石墨、Si/石墨、Si/C和碳包覆Si结构，以及实际复合电极。锂金属SEI、正极界面相等仅作为方法学对照。SEI形成是动态和电极特定过程，可能是异质域共存。证据应区分原生SEI与经处理后的电极相关信号，以及萃取或可溶产物。每种方法需将直接可观察量与推断分离，模型电极结果不能自动代表多孔复合电极。文章进一步提出了证据层级和术语边界。

**3. 碳基负极上SEI分析