固體電解質界面（SEI）缺乏精確的化學資訊是電池技術突破的巨大障礙。
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電化學效能研究
北京理工大學曹敏花、謝靜、首都師範大學魏瑋、商丘師範學院王鑫 等展示了在醚類電解液中形成的SEI中有機成分的分子級鑒定，並揭示了其超級離子導體的結構特征是其效能更佳的主要原因。
這項工作首次在二甘醇二甲醚電解液中人工合成了結晶形式的有機SEI物種，並確定其晶體結構是由四個Na+、三個三氟甲磺酸根離子和一個二甘醇一甲醚分子（表示為Na3T3D）的共溶劑化形成的二維（2D）層狀網路，而不是透過二甘醇二甲醚的電化學還原形成的。
光譜特性進一步驗證了Na3T3D是二甘醇二甲醚基SEI中唯一的有機成分。同時，物理分析表明Na3T3D可以溶解在大多數溶劑中，因此二甘醇二甲醚基SEI的實際厚度並不像大家在以往文獻中觀察到的那樣薄。
圖2
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SEI分析
低電流束透射電子顯微鏡（TEM）證實了這一猜想，並進一步發現二甘醇二甲醚基SEI中的有機成分是結晶的，不是大家在文獻中觀察到的被電流束破壞的無定形狀態。
最後，實驗研究和理論模擬共同證明，Na3T3D是一種良好的離子導體，能為Na+在SEI層中的傳輸提供合理的擴散途徑和較低的擴散阻力。這項工作不僅顛覆了人們對二甘醇二甲醚基SEI及其基本特性的一些現有誤解，還揭示了二甘醇二甲醚基電解液與效能改善之間的本質關系。
圖3
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阻抗和離子導電性研究
Molecular-level identification of organic species of ether-based solid-electrolyte interphase in sodium-ion batteries. Nano Energy 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109163
