構(gòu)建穩(wěn)定的正極電解質(zhì)中間相（CEI）是實現(xiàn)高電壓鋰離子電池性能突破的關(guān)鍵技術(shù)路徑。然而，由于CEI的形成涉及電解液與正極材料之間復雜的不可逆電化學反應，其具體形成機制至今仍缺乏系統(tǒng)性理解?，F(xiàn)有研究表明，陰離子在CEI形成過程中起主導作用，這主要歸因于陰離子相較于碳酸酯溶劑更易在正極材料表面的“內(nèi)赫姆霍茲平面”（inner-Helmholtz plane, IHP）發(fā)生吸附和分解。然而，學術(shù)界對陰離子吸附行為及其在CEI形成中的具體作用機制仍缺乏深入探討，這制約了高電壓鋰電子電池穩(wěn)定性的進一步提升。

圖1. 陰離子吸附行為及界面結(jié)構(gòu)演變

針對上述問題，深圳研究生院新材料學院潘鋒、楊盧奕研究團隊采用多種原位界面表征技術(shù)，首次系統(tǒng)揭示了陰離子在IHP處的吸附行為及其對CEI形成的作用機制。研究發(fā)現(xiàn)，不同陰離子在LiCoO2（LCO）表面的吸附行為直接決定了CEI的化學成分和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。研究團隊通過石英晶體微天平耗散模式（QCM-D）實驗，定量比較了不同陰離子在LCO表面的吸附行為，并結(jié)合原位衰減全反射傅里葉變換紅外光譜（ATR-FTIR）與原位共聚焦拉曼光譜（Raman）等先進表征手段，深入解析了不同陰離子吸附行為對CEI形成過程的調(diào)控機制。實驗結(jié)果表明：與傳統(tǒng)的PF6?相比，DFOB?陰離子在LCO表面表現(xiàn)出更高的吸附能，能夠在IHP處形成以陰離子為主導的吸附層，從而有效阻隔有機溶劑分子與正極材料表面的直接接觸，顯著抑制碳酸酯溶劑在CEI形成過程中的分解反應。這一機制最終促進了更加致密且富含無機組分的CEI膜形成，使LCO正極在超高電壓（>4.7V）條件下展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖2. 論文發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.

該研究成果不僅深化了學術(shù)界對CEI形成機制的理論認知，也為未來高性能鋰離子電池電解液體系設計及電極/電解液界面優(yōu)化提供了重要的理論指導。相關(guān)研究成果以“Anion Adsorption at the Inner-Helmholtz Plane Directs Cathode Electrolyte Interphase Formation”為題，發(fā)表于化學領(lǐng)域國際知名期刊Angewandte Chemie International Edition（《德國應用化學國際版》）（DOI: 10.1002/anie.202425535）。

該工作在潘鋒、楊盧奕和SES AI公司首席技術(shù)官許康博士的共同指導下完成，北京大學深圳研究生院新材料學院博士畢業(yè)生冀昱辰和碩士畢業(yè)生黃宇翔為文章的共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金、電動汽車動力電池與材料國際聯(lián)合研究中心、廣東省新能源材料設計與計算重點實驗室、深圳市新能源材料基因組制備和檢測重點實驗室的支持。