過渡金屬（TM）氧化物正極（如 LiFePO₄、富（fù）錳基氧（yǎng）化物）憑借高能量密度、優異倍率性能（néng）與（yǔ）成本優勢，已成為鋰離子（zǐ）電池（LIBs）在新能源（yuán）汽車、儲能領域（yù）的核心選擇。然而，循環過程中難以（yǐ）規避（bì）的過渡金屬離子串擾效應（yīng），是製約（yuē）電（diàn）池長（zhǎng）循環穩定性的關鍵瓶頸。傳統認知認為，正極溶解的 Fe、Mn、Ni 等離子僅（jǐn）通過物理沉積破壞負極固體電解質界麵膜（SEI 膜（mó）），但中國科學（xué）院（yuàn）物理研究所王雪鋒團隊借（jiè）助冷（lěng）凍（dòng）電（diàn）鏡（Cryo-TEM）的高分辨觀測優勢，首次揭（jiē）示了串擾效（xiào）應的 “催化 - 重構” 本質，為高壽命 LIBs 的（de）設計（jì）提供了全新理論範式。

串擾效應的核心始於過渡金屬離子的 “溶劑化 - 催化” 耦合過程。研究（jiū）發現，正極溶解的 Fe³⁺、Fe²⁺、Mn²⁺離子進入電解液後，會迅速與碳酸酯類溶劑分子形成 “溶劑化 - TM” 配位複（fù）合物（如 EC-Fe³⁺、DMC-Mn²⁺），這一過程使電解液（yè）的還原電位提升 0.3-0.5V，顯著降低了（le）電解液在負極表麵的還原反應能壘。更關鍵的是，過渡金屬離子作為電（diàn）子轉移中介，會（huì）催（cuī）化電解液發生雙電子（zǐ）還原反應 —— 不同於正常循環中（zhōng）電解液的單電子還原路徑，該催（cuī）化反應（yīng）生（shēng）成大量有機金屬絡（luò）合物（如 Fe - 碳酸酯絡合物、Mn - 酯類衍生物），這些產物通過電（diàn）遷移沉積於 SEI 膜內部，使膜的化學組成從傳統的 Li₂CO₃、LiF 為（wéi）主（zhǔ），轉變為有機（jī）金屬複合物占比超 30% 的異質結構。

過渡金屬離子對 SEI 膜的退化呈現（xiàn） “催化破壞 - 循環加劇” 的雙重機製。冷凍電鏡觀測顯示，催化（huà）反應生成的 CO、C₂H₄、CO₂等氣體在 SEI 膜內（nèi）部形成尺寸 50-200nm 的（de）孔隙，導致膜的致密度從正常循環的 1.8g/cm³ 降至 1.2g/cm³ 以下（xià），界麵完整性被嚴重破壞。破損的 SEI 膜無法（fǎ）阻擋電解（jiě）液滲透，引發持續的副（fù）反應：每循環 100 次，活性 Li⁺損（sǔn）耗（hào）量（liàng）增加 15%-20%，電解液分解產物持續沉積（jī），促使（shǐ） SEI 膜呈現 “自下而（ér）上” 的（de）異常生長 —— 與正常循環中均勻致（zhì）密的增厚不同，串擾誘導的 SEI 膜厚度以 0.8-1.2nm / 循環的速率激增，且層間存在明（míng）顯裂隙，導致電池極（jí）化電阻每 100 循環增加 80-120mΩ。研究進一（yī）步證（zhèng）實（shí），離子價態是催化活性的（de）關鍵調控因（yīn）素：Fe³⁺的催化活性是 Fe²⁺的 2.3 倍，Mn³⁺（若存在）對電解液分解的催化（huà）效率較 Mn²⁺提升 1.8 倍，高價位離子引發的（de）產氣速率（lǜ）與 SEI 膜增（zēng）長速度（dù）顯著更快。
基於上述微觀機製，團（tuán）隊提出 “源頭抑製（zhì） - 界麵阻隔” 的雙維度優（yōu）化策略。在電解液體係重構方麵，選用與過渡金屬離子結合能低於（yú） 20kJ/mol 的溶劑（如氟代碳（tàn）酸乙烯酯 FEC、碳酸二（èr）乙（yǐ）酯 DEC 複配體係），可使 “溶劑化 - TM” 複合物的形成（chéng）概（gài）率降低 40% 以上，從源頭（tóu）切斷（duàn）催化反應鏈；同時添（tiān）加 0.5%-1.0% 的螯合劑（如冠醚衍生物（wù）），通過選擇性絡合過渡（dù）金屬離子，抑（yì）製（zhì）其遷移能（néng）力。在 SEI 膜界麵工程方麵，采用（yòng） “梯度電（diàn）壓化成工藝”（0.01C 恒流充電至 1.5V，再以 0.1C 升（shēng）至 3.0V），搭配 1%-2% 的成膜添（tiān）加劑（如 VC、LiBOB），可構建厚度均勻（20-30nm）、電子絕緣性優異（電子電導率＜10⁻¹⁰S/cm）的致密 SEI 膜，物理（lǐ）阻斷過渡金屬離子擴散的同時，抑（yì）製其催化還原活性。

關鍵詞（cí）：非晶（jīng）矽鋼塗布機
該研究的突破性價值在於，通過冷凍電鏡的原子級觀測，首次闡（chǎn）明了過渡金屬串擾（rǎo）效應的催化本質，顛覆了傳統物理沉積的認知誤區。這一發現不僅完善了 LIBs 界（jiè）麵化（huà）學的（de）理論（lùn）體係，更提供了（le）可量化的優化路徑 —— 通過電（diàn）解液配方（fāng）與化成工藝的協（xié）同調控，可使電池在 500 次循環（huán）後的容量保持（chí）率提升 15%-20%，為高穩定（dìng）性鋰離子電池（chí）的產業（yè）化應用奠定了核心基礎。