新興的雙石墨電池（DGB）因其高輸出電壓和卓越的成本效益而受到廣泛關(guān)注。然而，開發(fā)與陰極和陽極兼容的電解液是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)，而且電解液如何影響陰陽離子插層到石墨中仍然存在爭議。

圖1.?不同電解液的電化學(xué)性能對(duì)比

深圳大學(xué)楊旭明、東方理工學(xué)院M. Danny Gu等評(píng)估了石墨陽極和陰極在典型的碳酸甲乙酯（EMC）基電解液中的性能，并利用低溫透射電子顯微鏡（Cryo-TEM）揭示了它們的電極-電解質(zhì)界面相（SEI）。

研究顯示，氟代碳酸乙烯酯（FEC）的加入大大提高了石墨陰極和陽極的循環(huán)穩(wěn)定性和庫侖效率，但其對(duì)陽離子和陰離子插層的影響卻有所不同。FEC參與了陽極側(cè)反應(yīng)，產(chǎn)生了嵌有LiF的SEI層。與不含F(xiàn)EC的電解液中形成的SEI層相比，該SEI層更薄、更均勻，這與石墨剝離更少和穩(wěn)定性更強(qiáng)有關(guān)。至于石墨陰極，基底和邊緣平面基本上都是裸露的，只發(fā)現(xiàn)了少量分散的副產(chǎn)物。

圖2.?石墨陽極在不同電解液中的低溫TEM圖像

此外，基于多張Cryo-TEM圖像，作者還揭示了石墨陰極的層彎曲和局部晶格無序，推測這是由高壓下陰離子嵌入和局部氧化引起的高晶格應(yīng)變引起的。陰極-電解質(zhì)相間層（CEI）的缺失顛覆了將陰極性能歸因于CEI特征的模式。

FEC有助于緩解石墨剝落問題并提高循環(huán)穩(wěn)定性，作者將其歸因于溶劑化作用減弱，這意味著充電過程中溶劑共嵌入的可能性降低，而不是陰極副產(chǎn)物的組成變化。

圖3.?循環(huán)后石墨陽極和陰極的低溫TEM表征結(jié)果概述

Differing Electrolyte Implication on Anion and Cation Intercalation into Graphite. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c07053