固体电解质界面(SEI)层具有电子绝缘性，可防止电解液的连续分解，同时允许锂离子迁移。因此，SEI层的稳定性会影响每次循环的库仑效率(CE)，从而影响电池长期循环性能。同时，SEI层的组成和物化性质是决定界面处锂离子迁移的主要参数。
在评估锂离子电池（LIBs）的各种性能中，快充能力在普通电动汽车用户中享有最高优先级，因为与传统内燃机汽车相比，充电时间相对较长是最大的不便。快充还将直接影响社会充电基础设施建设的总体规划。然而，在不牺牲其他关键电化学性能的情况下提高充电速率在技术上极具挑战。在当前的LIBs电池中，负极的界面电阻已被公认为提高充电速率的主要障碍。特别是，与界面极化相关的缓慢离子扩散的结果是，锂金属沉积在负极表面，然后产生内部短路影响电池安全性，并通过促进寄生副反应影响循环寿命。因此，开发具有高锂离子扩散率和增强稳定性的SEI层已成为当务之急。
近日，韩国首尔大学Jang Wook Choi教授等采用γ射线辐射产生的人造SEI层来修饰石墨负极，并研究其电化学和物理化学性质。结果，石墨负极与光化学驱动的SEI层的结合表现出优异的充电性能，对于容量为2.6 mAh cm-2的石墨全电池，仅需10.8分钟即可达到80%的荷电状态(SOC)，同时可保持长期循环性，并且没有严重的锂金属沉积。这些发现为通过采用非电化学方法根据需要调整SEI组成以实现高要求的快速充电提供了新的机会。
γ射线辐射可以驱动涉及自由基中间体的光化学反应。因此，γ射线辐照可以优先分解易于转化为自由基的化合物，因此当盐被设计为在暴露于电磁辐射时容易形成自由基中间体时，可以诱导富含无机成分的盐衍生的SEI组合物。这种假设对于含氟(F)锂盐特别有效，因为通常已知卤素元素会形成稳定的自由基。
因此，作者首先将石墨负极浸泡在1M LiTFSI-EC/DEC电解液中，然后将其暴露于γ射线中以获得辐射产生的SEI。研究显示，引入的γ射线辐射可加速LiTFSI的优先分解，以诱导富含LiF的SEI层的形成。这种富含无机物的SEI层能促进界面处的锂离子扩散，并且由于无机化合物的绝缘性质而保持稳定，从而实现长期循环寿命。
结果，LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（NCM622）|光辐射石墨（Photo-graphite）全电池在4C和5C的充电速率下，充电80%所需的时间分别为12.9和10.8 分钟，达到了电池社区设定的极快充电(XFC)目标（15分钟内充电80%）。从这个意义上说，光化学SEI（photo-SEI）层提供的快速充电性能非常出色。
图3 原始和光化学高取向热解石墨(photo-HOPG)的表征
Photochemically driven solid electrolyte interphase for extremely fast-charging lithium-ion batteries. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-27095-w
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