先给大家科普一个小知识：锂离子电池主要由正极、负极和电解质三部分构成。而正极、负极与电解质接触的 “电解质 - 电极界面”，堪称电池的 “心脏区域”，众多决定电池性能的化学反应和物理过程都在这里发生。
尤其是在电池充电时，电解液会在负极表面发生化学反应，形成一层薄薄的 “固态电解质界面层”（简称 SEI 层）。这层薄膜可不简单，它就像电池的 “保护罩”，对确保可充电锂离子电池能反复、稳定地工作起着至关重要的作用。不过，这层 SEI 层性质特殊 —— 结晶度低且非常敏感，想要精确弄清楚它的化学成分，一直是困扰科研人员的一大难题。
就在近期，西湖大学工学院向宇轩课题组、朱一舟课题组，携手复旦大学智能材料与未来能源创新学院宋云课题组，共同攻克了这一难题。他们的研究论文《Probing the Heterogeneous Nature of LiF in Solid - Electrolyte Interphases》（探究固态电解质界面中氟化锂的异质性）成功登上《Nature》，这项研究成果彻底打破了人们长期以来的一个认知 —— 过去大家都认为电极界面层中的各种组分是纯相的，而该研究证实了其异质性，不仅为高性能二次电池中快速离子传输的机制提供了全新解释，更为设计更优质的电池电解液和电极界面层材料提供了重要的理论指导。
那么，科研团队是如何取得这一突破的呢？他们把研究焦点放在了氟化锂（LiF）上。氟化锂是目前被广泛研究的一种物质，并且被认为对 SEI 层的性能至关重要。团队创新性地运用了 19F 固态核磁共振（NMR）技术，惊喜地发现 SEI 层中形成的氟化锂（LiFSEI）有着丰富的光谱特征。
经过深入研究，他们找到了这些特征的来源 —— 原来是形成了有限的氟化锂 - 氢化锂（LiF–LiH）固溶体，具体分为富氢相（LiH1−yFy）和富氟相（LiF1−xHx）。为了确保这一发现的准确性，团队还通过 6Li 同位素 NMR、同步辐射 X 射线衍射以及冷冻电子显微镜（cryo - EM）等多种先进技术进行了进一步验证，让研究结论更具说服力。
更重要的是，通过对不同电解质中形成的 SEI 层进行表征，团队还得出了一个关键结论：在高库仑效率（意味着电池充放电时能量损失少）的电解质中，富氢相（LiH1−yFy）占据主导地位。这一现象也能通过科学原理解释 ——LiF - LiH 固溶体的离子电导率比单纯的 LiF 更高，这就为电池实现快速离子传输、提升性能找到了关键线索。
为了证明这一发现的实际应用价值，研究团队还做了概念验证实验。结果显示，在锂金属电池中，富 LiH1−yFy 涂层相比富 LiF 涂层，展现出了显著的性能优势。这一关于 SEI 层组分异质性的全新认知，无疑为未来电极 - 电解质界面的优化设计提供了坚实的理论依据，有望推动锂电池性能实现质的飞跃。
最后，我们来认识一下这项重磅研究的核心成员。论文的共同第一作者包括西湖大学工学院助理研究员刘湘思、复旦大学博士毕业生李舒扬、西湖大学工学院科研助理袁晨以及西湖大学工学院助理研究员郑碧珠。而共同通讯作者则是西湖大学工学院助理教授向宇轩、复旦大学智能材料与未来能源创新学院教授宋云以及西湖大学工学院助理教授朱一舟。正是这支优秀的科研团队，为我国在锂电池领域的研究做出了重要贡献，让我们一起为他们点赞！
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09498-7
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