极速充电（即在15分钟内完成80%的存储容量）是当前锂离子电池技术发展的迫切需要，同时也会影响到充电基础设施的规划与发展。加速锂离子通过固体电解质界面（SEI）的传输是提高充电速度的主要障碍，反过来讲，SEI层有限的动力学又会由于电极表面镀上锂金属而对循环寿命和电池安全产生负面影响。研究发现，γ射线可以诱导出成分良好的人造SEI层，而且SEI层的组成对充电速率有很大的影响。

基于此，首尔大学Jang Wook Choi报道了使用γ射线驱动的石墨负极人造SEI层来研究它们的电化学和物理化学性质。

文章要点

1）在电化学过程中，电子在还原过程中从石墨单向转移到电解质的最低未占分子轨道（LUMO），形成SEI层。因此，电解质中的盐和溶剂均通过相同的机理被分解，从而提供了具有相对窄范围的SEI层的组分。另一方面，γ射线照射可以驱动涉及自由基中间体的光化学反应。因此，用γ射线照射可以优先分解容易转化为自由基的化合物，进而改善SEI构成的可调性。当一种盐在暴露于电磁辐射时，形成自由基中间体时，可以诱导具有富含无机成分的盐驱动的SEI。

2）实验结果显示，结合光化学驱动的SEI层的石墨负极具有优异的充电性能，容量为2.6 mAh cm⁻²的石墨电池只需要10.8 min即可达到80%的充电状态（SOC），同时保持了长期的循环性能，而不需要大量的锂金属。

这些发现为通过使用非电化学方法来根据需要调整SEI成分以实现高要求快速充电指明了新的方向。

参考文献

Baek, M., Kim, J., Jin, J. et al. Photochemically driven solid electrolyte interphase for extremely fast-charging lithium-ion batteries. Nat Commun 12, 6807 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-27095-w

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27095-w