Chemistry of Materials：固体核磁揭示SEI的形成和失效机制

本文针对硅负极在锂化/脱锂过程中的体积膨胀（约300%）问题，研究了硅/石墨复合负极在碳酸乙烯酯（EC）基和氟代碳酸乙烯酯（FEC）基两种电解质中的固体电解质界面（SEI）形成与失效机制。研究背景为硅负极的高容量优势受限于体积变化导致的SEI持续生长和容量衰减；研究目的为通过固态核磁共振（NMR）技术揭示SEI的组成、结构及锂离子传输动力学，关联SEI演变与失效机制。研究采用1D 7Li、19F、1H NMR及交叉极化（CP）和二维交换光谱（EXSY）NMR，发现FEC基电解质形成富LiF的无机SEI，而EC基形成富有机SEI；锂离子交换主要通过SEI有机部分进行，FEC基中LiF层贡献可忽略。长循环后，EC体系出现Li⁺捕获（形成Li2Si）导致容量衰减至<750 mAh/g，而FEC体系抑制捕获，保持985 mAh/g容量。结论：FEC促进的富无机SEI能限制副反应、维持快速Li⁺交换、抑制容量衰减，强调电解质配方对硅/石墨负极稳定性的关键作用。