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真空冶金国家工程研究中心围绕硅负极固体电解质界面(SEI)结构演变和设计发表最新成果

发布日期:2026-04-13 点击量:

近日,昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心姚耀春教授、张克宇副教授在《Energy Storage Materials》发表题为“Solid Electrolyte Interphase (SEI) for silicon anodes: From evolution to interface engineering and system-level optimization”的综述论文,系统阐述硅基负极SEI的动态结构演化,深入分析了定制化界面工程对SEI生长的引导作用。

硅基材料凭借其极高的理论容量,已成为下一代锂离子电池(LIBs)极具潜力的负极材料。然而,显著的体积膨胀、不稳定的固体电解质界面(SEI)、不可逆容量衰减以及机械性能劣化等关键挑战,严重制约了其实际应用。SEI层在硅基负极的化学-机械失效及稳定锂存储过程中起着决定性作用。目前,对硅基SEI的形成与演化机制仍缺乏系统研究,而硅基材料改性策略也常缺乏科学性和综合性指导。研究系统梳理了硅基负极SEI的动态结构演化与失效机理,深入解析了如何通过定制化界面工程调控SEI生长。此外,从两个维度总结了硅基材料SEI膜构建实现稳定锂存储的最新研究进展:一是电极材料的表面/界面设计,包括碳层界面调控、金属及其复合涂层、导电聚合物涂层构筑;二是电池系统优化,涵盖电解质优化、粘结剂设计、预锂化策略及固态电解质优化。

展望未来,为解决硅基负极SEI膜不稳定性问题,促进其在锂离子电池中实际应用,仍需在以下方向开展深入探索:一是系统阐明SEI膜演变机制;二是构建稳定的硅基材料包覆界面;三是匹配优化硅基电极-电池体系;四是协同调控全电池体系下电极-电解质界面结构。

昆明理工大学为该工作的第一完成单位及通讯单位,博士研究生蒋鑫玉为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金项目、云南省基础研究项目、云南省高校服务重点产业科技项目等的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.ensm.2026.105068

(供稿:冶金与能源工程学院)

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