科學家解開鋰電池固體電解質介面化學成分之謎

雖然鋰離子電池已經是當今儲能主流，但是其充放電的分子與原子基礎科學至今還是個謎。

而根據美國能源部阿貢國家實驗室在《Nature Catalysis》研究指出，研究團隊已突破性地得出電極與液態電解質之間的固體電解質介面（solid-electrolyte interphase，SEI）化學成分。阿貢國家實驗室材料科學部門（MSD）化學工程師 Dusan Strmcnik 表示，這將有助於提高團隊對電池壽命的預測能力，而這對電動車製造廠商至關重要。

長久以來科學家都致力於破解鋰離子電池 SEI，但只知道電池充電時形成會形成 SEI，在石墨電極上產生千分之公釐厚的薄膜，而該薄膜可保護介面發生有害反應，同時讓鋰離子在電極跟電解質之間穿梭，因此對於鋰離子電池來說，性能良好的 SEI 為必要條件。Strmcnik 指出，電池效率與壽命取決於 SEI 質量，假如科學家可以找出其化學性質與獨立成分規則，即可藉由 SEI 提升電池效率。

因此阿貢國家實驗室與丹麥哥本哈根大學、德國慕尼黑工業大學和 BMW 集團的組成國際研究團隊，並成功解開鋰離子電池 SEI 常見化學物質氟化鋰（lithium fluoride）。

實驗和計算結果指出，電池充電過程中會產生氟化氫（hydrogen fluoride）電化學反應，從電解質轉變成固態氟化鋰並生成氫氣，這類反應高度依賴石墨、石墨烯和金屬等電極材料，證明電池催化劑的重要性。

該團隊也同時研發新型檢測氟化氫濃度方式，由於氟化氫是由濕氣與鋰鹽（LiPF6）形成的有害物質，該檢測方法在 SEI 未來科學研究居關鍵地位。研究員 Nenad Markovic 表示，該研究日後將在 BMW 電池研發中心測試，研究下一步則是計劃設計全新鋰離子電池技術，為當今鋰離子電池開闢另一條道路。

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