AEM：表面功函数诱导锂离子电池负极热损SEI形成

化学成分显著影响石墨和SiO电极的固有电表面性质，进而显著改变了负极上固体电解质界面（SEI）的热稳定性。

在此，韩国电子技术研究所Hyun-seung Kim，韩国西江大学Seoin Back，成均馆大学Junyoung Mun等人关注表面电子电导率引起的SEI化学成分的变化。即由于石墨边缘平面的功函数低于以二氧化硅为主的二氧化硅电极，因此在电极初始锂化时，电荷向电解质的转移会受到二氧化硅高功函数的阻碍。由于氧化硅上 SEI 薄膜的溶解度增加，使其在较高温度下比石墨电极更容易发生自放电，因此与石墨电极相比，氧化硅电极在高温下的电化学性能较差。为了提高氧化硅电极在高温下的性能，必须改变硅基电极的表面功函数或电解质添加剂的最低未占据分子轨道能级。

图1. 结构分析

总之，石墨和SiO电极的内在电子表面特性在其化学组成方面不同，这极大地改变了电极的热稳定性。石墨边缘平面的功函数低于以二氧化硅为主的一氧化硅电极的功函数，由于二氧化硅的高功函数，这阻碍了电荷在初始形成过程中向电解质的转移。因为高电阻的二氧化硅表面增加了可极化的电极表面，所以由整体电解反应产生的正极电流减少；因此，电解质的还原限于单个e反应，导致SiO₂电极无无机物SEI。

然而，极化性较低的石墨表面有效地将电子转移到电解质，形成2e还原的化合物Li₂CO₃。SEI的组成变化导致其在溶剂中在SiO₂上的溶解度增加，因为Li₂CO₃的Li结合能高于典型的低聚LEDC和LMC的结合能。与石墨相比，SEI膜在SiO₂上溶解度的增加了高温下的自放电，这是SiO₂电极与石墨电极相比高温性能较差的主要原因。因此，Si基电极的表面功函数或电解质添加剂的LUMO能级的调节对于改善SiO电极的高温性能至关重要。

图2. DFT计算

Surface Work Function-Induced Thermally Vulnerable Solid Electrolyte Interphase Formation on the Negative Electrode for Lithium-Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302906

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