锂离子电池中固体电解质界面相（SEI）的结构演化机制与性能调控研究

这篇综述系统阐述了锂离子电池（LIBs）核心功能界面——固体电解质界面相（SEI）的动态演化规律。文章从SEI结构模型发展史切入，解析其组分相构成与热力学形成机制，重点探讨了SEI在常规循环、快充（fast charging）、过充/过放、高低温等工况下的异质性演化行为，为揭示电池老化机制和性能优化提供了理论依据与实验指导。

　　

Highlight

SEI结构模型的发展

早在1977年，Dey首次研究了锂金属在有机电解质中的表面稳定机制，发现其关键在于电解质分解形成的钝化层。1979年Peled提出SEI概念，指出这层超薄钝化膜对锂金属具有保护作用。随着表征技术进步，SEI模型从最初的"双层结构"逐步发展为"多相镶嵌模型"，揭示了其有机-无机杂化特性与空间梯度分布规律。

SEI形成机制

电极-电解质界面在动态循环中会发生溶剂分子、锂盐和添加剂的连续氧化还原反应，形成称为电极-电解质界面相（EEI）的钝化层。其中阳极衍生的界面相即为SEI，其形成分为两个阶段：(i) 电解质组分的电化学还原生成初始SEI；(ii) 化学副反应导致SEI持续重构。这一过程受锂离子（Li⁺）迁移率、界面电场分布等多因素调控。

不同工况下的SEI演化

现有研究多聚焦SEI对电池性能的影响，而忽视了其内在的条件依赖性。本部分重点探讨：

• 常规循环：SEI呈现"自下而上"生长模式并逐渐增厚

• 快充工况：高电流密度引发局部锂沉积，加速有机组分分解

• 极端温度：高温促使SEI组分重组，低温导致Li⁺传输受阻

结论与展望

作为LIBs的核心功能界面，SEI的动态演化行为与其性能衰减机制密切相关。本文首次系统总结了多工况下（图10）SEI的演化特征：快充时产生枝晶、过放时发生金属溶解、高低温下分别出现组分相变和离子电导率下降等现象。未来研究应聚焦原位表征技术和人工智能辅助的SEI设计优化。