能源学人：长春应化所明军研究员电解液溶剂化结构及界面综述，电池研究或迎后SEI时代

电池研究里，溶剂化结构以及电极界面分子和离子模型对电池进步极为关键。然而，这些因素与SEI膜等话题间缺乏全面且深入的关联，这一点值得关注。

溶剂化结构基础

多年来，电池研究中的溶剂化结构常被研究者忽略。在各类电池系统中，其表现各异。以传统的钾离子电池为例，溶剂化结构与电极间的联系颇为微妙。有研究表明，调整溶剂化结构可解决电解液与石墨电极的不相容问题。这一规律在项目实施过程中被察觉，成为研究的基础，引起了人们对溶剂化结构在电池体系中重要性的关注。此外，在工业生产测试中，溶剂化结构的影响也不容忽视，促使人们进一步研究其原理和内在联系。

溶剂化结构并非单独存在。在各类电池系统中，它展现出各自的特点。以锂、钠、钾等金属电池为例，溶剂化结构具有其特有的性质。研究显示，在各式电解液及电极材料的条件下，溶剂化结构呈现出各异的变化趋势。这些数据可能源自实验室高精度的仪器检测，也可能来自大型电池生产商的性能测试。

界面分子/离子模型

电池结构中的界面分子/离子模型具有重要意义。科研数据显示，以金属离子电池的合金负极作为研究对象，有助于从新的角度理解合金负极的性能。比如，在英国某实验室对Sn、Sb、Bi等合金负极的研究中，界面模型表现出独特性。从理论层面分析，界面分子/离子模型可以描述电池电极间的微观环境，这对电池内部的电荷传递等过程至关重要。

在生产与设计过程中，界面分子/离子模型的重要性不言而喻。若在设计电极时，能精确了解界面分子/离子模型的状态，例如某电子公司在研发新型锂电池电极时，便能更有效地调整设计方法。若忽视这一因素，电池性能可能会遭遇诸多问题，如容量减少或充电效率降低等常见难题。

SEI膜的再认识

在电池研究的历程中，SEI膜始终占据着核心地位。以往，众多研究者普遍认为SEI膜是提升电池性能的关键所在，众多实验研究也将电池性能的提升归因于特定溶剂化结构所形成的特定SEI膜。然而，近期的研究观点提出了新的思考。某高校的研究团队在钠离子电池的测试实验中发现，电极/电池性能的提升似乎并非完全归因于SEI膜，这一结论有待更多实验数据的验证。

研究者逐步意识到，溶剂化结构及其演变出的界面模型对电极性能起着关键作用。这一发现促使人们重新审视SEI膜的本质。SEI膜或许是电池反应体系中的一个组成部分，但并非唯一的决定性因素。在实验室中，研究人员能够通过调整电解液条件，来探究SEI膜在其中所占比重，同时研究其与溶剂化结构和界面模型之间的联系。

电解液体系拓展

之前我们讨论了溶剂化结构和界面模型，主要是在有机电解液中进行的研究。然而，在水系电解液等其他电解液体系中，这些研究同样具有重要意义。以2019年发表的水系锌离子电池综述为例，我们可以看到这种研究方法同样适用于水系电解液等体系。研究数据显示，不同电解液体系中的离子溶剂化结构存在差异。在我国某研究机构对水系电解液的研究实验中，发现使用这种方法同样可以对多价态离子电池电解液体系进行深入探索。

这种拓展性对电池行业影响重大。各地电池研发部门均可借鉴此研究方法，探索新型电池电解液等。小型电池公司即便资源有限，也能借助这一研究成果，开发出满足特殊性能需求的电池，如耐高温或高功率输出的电池。

性能现象解释

溶剂化结构和界面模型为解释传统SEI膜难以阐释的电极性能问题提供了独到见解。在众多电池测试实验中，常有一些现象是传统SEI理论难以充分解释的。然而，新理论却能给出满意的答案。以新型锂硫电池实验为例，借助溶剂化结构和界面模型，我们能在分子层面上洞察电解液与电极表面的互动。这有助于我们在设计电解液时，更有效地提升电池性能。

这有助于在电池科研领域构建全新的理论框架。众多研究机构对此视角极为关注，他们投入了众多人力和物力资源。他们运用实验室设施模拟各种电池工作状态，并收集相关数据。通过这些数据，他们建立了溶剂化结构与界面模型以及电极性能之间的联系。这一举措推动了电池研究向更深入的层次发展。

后SEI时代展望

我们似乎能感受到后SEI时代的脚步正逐渐临近。在电池研究领域，溶剂化结构和界面模型已经变得至关重要。为了使这一体系更加完善，我们未来需要开展更多研究。例如，我们需要探讨硫正极与富氧正极侧的Li+溶剂化结构、界面模型以及电池性能之间的相互关系。

电池研究领域的各大企业和科研单位需增加投资，在全球各地，比如美国的硅谷科技企业或德国的研究机构，应着力探索这种关联背后的深层价值。通过这样的努力，有望研发出性能更优的电池，进而加速电池和电解液技术的快速进步。若您对电池研究抱有兴趣，那么您认为在后SEI时代，这将对日常电子产品的电池使用寿命产生怎样的影响？