先进可充电电池中的固体电解质界面（SEI）通过绝缘电子同时允许工作离子的传输，确保在超出电解质热力学稳定性极限的极端电势下发生可逆电极反应。这种选择性离子运输自然发生在生物细胞膜中，是许多生命过程普遍存在的先决条件和生物多样性的基础。此外，细胞膜可以选择性地打开和关闭离子通道以响应外部刺激（例如电、化学、机械和热），从而产生有助于管理细胞内反应的“门控”机制。研究人员想知道 SEI 的化学和结构是否可以模仿细胞膜的化学和结构，从而可以复制离子门控。也就是说，SEI能否实现电池的离子嵌入化学和电容器的离子吸附这两种电化学行为之间的可逆切换？

在此，博伊西州立大学Hui Xiong，圣路易斯华盛顿大学Peng Bai，美国陆军研究实验室Kang Xu，弗吉尼亚理工大学Feng Lin报道了此类 SEI 导致热激活选择性离子传输。

文章要点

1）打开/关闭门开关的功能由 SEI 在不同热条件下的化学和结构动力学控制，具有导电和绝缘相间的精确行为，使电池和电容过程能够在有限的温度窗口内进行。

2）这种离子门控功能是由阿累尼乌斯激活的离子传输和 SEI 溶解/再生协同贡献的。在了解了这种新机制之后，研究人员开发了一种电化学方法来原位修复 SEI 层。

这项工作中获得的知识揭示了 SEI 迄今为止未知的仿生特性的可能性，这将指导我们利用这种复杂性为未来的电池化学设计更好的 SEI。

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Lei Tao, et al, Reversible Switch in Charge Storage Enabled by Selective Ion Transport in Solid Electrolyte Interphase, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c03429

https://doi.org/10.1021/jacs.3c03429