实现锂离子电池（LIBs）的快速充电（≥4C）对于加快电动汽车的普及具有重要意义。然而，为了最大限度地提高能量密度，电极往往越来越厚，这限制了其倍率性能。
近日，密歇根大学安娜堡分校Neil P. Dasgupta报道了利用原子层沉积（ALD）技术在石墨表面沉积稳定的人工SEI（a-SEI），在不牺牲能量密度的情况下显著提高了快充性能。
文章要点
1）LBCO a-SEI涂层可以消除预处理过程中自然形成的SEI。涂覆LBCO的电极的SEI电阻为4.1 Ω cm2，与未涂覆的对照电极上自然形成的SEI相比，其SEI电阻降低了4倍。LBCO具有电化学稳定性（0V vs. Li/Li+），并且由单离子导电SE组成，其电导率高于石墨上天然SEI的组分。此外，LBCO薄膜对电解质分解的抑制和较高的离子导电性也使其有望用作其他电极材料(如硅)的a-SEI，在这些电极材料中也需要稳定的低阻抗界面。
2）在石墨表面涂覆一种a-SEI的LBCO，大大降低了具有商业负载的软包电池在快充循环过程中的容量衰减。在4 C（15分钟）充电协议下，基于a-SEI的循环寿命显著提高至80%的容量保持率（500个循环，相比之下，无涂层的只有12次循环）。容量保持率的提高归功于锂镀的抑制。三电极测量和失活后光学成像表明，SEI阻抗的降低延迟了锂电镀的开始，这与电极内部局部SOC的均匀性提高有关。除了提高库仑效率外，电池极化的降低还提高了充电过程的能效。
3）这项研究的结果表明，SEI在限制快充方面起着关键作用。在这一点上，大多数快充的工作都集中在改善液相中的质量传输，以实现更快的充电速度。这项工作提出了必须改善电解质传输才能实现快充的观点，并引入了一种仅基于石墨界面改性的替代策略。这些观察结果表明，虽然质量传输起着重要作用，但优化的a-SEI的合理设计也提供了一个提高快充性能的机会。此外，由于这是一种从根本上不同的方法，因此，基于固态电解质的a-SEI层可以与利用3D架构和新电解质成分的快速充电策略相结合，从而实现极快充电的进一步改进。
参考文献
Eric Kazyak, et al, Enabling 4C Fast Charging of Lithium-Ion Batteries by Coating Graphite with a Solid-State Electrolyte, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202102618
https://doi.org/10.1002/aenm.202102618
