固态电解质界面（SEI）是电池性能的核心，它直接决定了锂离子传输效率、电极稳定性及电池的循环寿命与安全性。通过向电解液中引入特定添加剂来调控SEI的组成与结构，已成为提升电池性能最具潜力的方向之一。然而，不同添加剂在真实的电池工作环境中如何参与界面反应、如何影响SEI从成核、生长到稳定的全过程，其动态演化路径与微观作用机制尚未得到清晰阐释。这一机理认识的不足，制约了高效添加剂的理性设计与电池界面工程的进一步发展。传统表征技术（如电子显微镜、X射线谱学等）在解析固态电解质界面形成机制时面临显著局限。多数技术无法同时实现纳米级深度分辨率、对轻元素（如锂、碳、氢）的灵敏度以及原位无损探测。相比之下，中子对轻元素高度敏感，能够有效探测含锂化合物、有机物等SEI主要成分；其强大的穿透能力允许直接透过电池外壳进行原位、实时测量，完整追踪SEI从生成到稳定的动态过程；同时，该技术可提供亚纳米级纵向分辨率，精确量化SEI厚度、密度与界面结构的演化。这些特点使中子反射成为一种能在真实工况下、从分子层面揭示SEI形成机制的强大工具，尤其适用于研究不同电解液添加剂对界面演化的影响机制。

近日，化工与材料学院吴康博士利用原位中子反射技术，首次在电池循环过程中定量解析了固态电解质界的结构动态演化过程。本工作选取了分解机制明确的两种模型添加剂，氟代碳酸乙烯酯（FEC）和碳酸亚乙烯酯（VC），构建了稳健的原位中子反射研究体系。实验数据清晰揭示了两种添加剂诱导形成的SEI结构存在显著差异：FEC倾向于形成薄且富含无机物（以LiF为主）的SEI层，这类结构能有效增强界面的机械完整性与循环稳定性；VC则更易形成以有机物为主导的柔性SEI层，可高效缓解电池循环中应力引发的微裂纹问题。这些基于原位界面分析获得的关键发现，为先进电解质添加剂的设计提供了原子尺度的理论指导，将有力推动高能量密度锂离子电池及其他新型电池体系的技术发展。

图1.中子反射原理与用于原位中子反射测试的电池结构示意图；循环过程中FEC与VC添加剂作用下SEI组成

研究结果以论文形式发表于《ACS Nano》，题目为“Quantifying the Dynamic and Additives-Dependent Interface Evolution by Operando Neutron Reflectometry”。吴康博士为该论文的第一作者。《ACS Nano》是由美国化学会（ACS）出版的纳米科学与纳米技术领域国际顶尖期刊，主要发表纳米结构合成与组装、纳米表征、纳米器件、纳米能源、纳米生物与医学等方向的突破性、原创性高质量研究成果。该期刊2026年影响因子约16.1，属于中科院SCI一区TOP期刊。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c20565