一、【科学背景】
电解质-电极界面是电池化学与物理过程的基础，SEI的形成是保障LIBs可逆运行的关键，但低结晶度、高敏感性的SEI其精确化学组成难以表征。
LiF是SEI的关键组分，因宽电化学窗口、高机械强度等特性被认为能抑制电解液分解与锂枝晶生长，商用LIBs中广泛用含氟试剂构建“富LiF SEI”；但体相LiF离子电导率极低（10-7-10-14 S・cm-1），与SEI需高效传导Li+的功能矛盾。
虽有证据显示纳米尺度LiFSEI（SEI中的LiF）与体相LiF存在结构差异（如无定形结构、晶格膨胀），但对其原子排列的理解仍不完整，这一知识空白阻碍了电解液设计与电池技术创新，故需针对性探究LiFSEI的真实结构与特性。
二、【创新成果】
为攻克这一难题，西湖大学工学院向宇轩课题组、朱一舟课题组及复旦大学宋云等研究者首次通过19F固态核磁共振（NMR）、6Li同位素NMR等技术证实，SEI中的LiF并非传统认知中的纯相，而是形成了包含富氢相（LiH1-yFy）和富氟相（LiF1-xHx）的有限LiF-LiH固溶体，同步辐射X射线衍射、冷冻电子显微镜进一步验证了该固溶体的相分离特征，打破了“SEI中LiF为单一纯相”的传统认知。
明确高库伦效率电解液中LiH1-yFy占主导地位，通过DFT计算与实验证实，LiF-LiH固溶体的离子电导率高于纯LiF，解释了“低电导率体相LiF与高功能SEI”的长期矛盾。提出SEI设计新方向——富LiH1-yFy涂层，为电极-电解质界面优化提供了新策略。该成果以“Probing the heterogeneous nature of LiF in solid–electrolyte interphases”为题发表在国际学术期刊《Nature》。
图1. SEI的¹⁹F魔角旋转（MAS）NMR光谱© 2025 Springer Nature Limited
图2. 多维固体核磁揭示电池中LiF的局域环境 © 2025 Springer Nature Limited
图3. SEI 样品中的富氢相与富氟相分离 © 2025 Springer Nature Limited
图4. 超越富LiF固体电解质界面设计 © 2025 Springer Nature Limited
三、【科学启迪】
这项工作打破了SEI中LiF为单一纯相的传统认知，证实其实际是含富氢相（LiH1-yFy）与富氟相（LiF1-xHx）的LiF-LiH有限固溶体，且富氢相对高库伦效率起关键作用。指出XPS在SEI研究中的局限性（易产生“富LiF”假阳性），凸显固态NMR等非破坏性技术对精准表征SEI异质性的重要性，突破“追求富LiF SEI”的传统思路，提出通过调控SEI中固溶体比例优化离子传输，为高稳定性、高功率密度电池研发提供新思路。
原文信息：Liu, X., Li, S., Yuan, C. et al. Probing the heterogeneous nature of LiF in solid–electrolyte interphases. Nature (2025).
