近日，加拿大多伦多大学余维来在AMR发表了题为“Reactive Electrochemical Interphases (REI) as Active Materials: From Passive to Programmable Interfaces”的观点文章，提出电化学界相并非静态钝化层，而是由持续电化学反应驱动、可编程的反应性电化学界相（REI）活性材料。这一视角的转变，使研究思路从“抑制界相反应”走向“编程界相反应”。

关键词：反应性电化学界相（REI）；固态电解质界相（SEI）；界面电化学；锂金属电池；界相编程

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文章内容简介

在电池科学中，人们长期将电极与电解液之间的界相视为一层“保护膜”。这一被称为固态电解质界相（SEI）的结构，被认为在电池初次工作时形成，随后稳定存在，从而阻止电极继续反应。

然而，当研究进入更高能量密度体系（如锂金属电池）时，这一经典图景逐渐失效。实验表明，界相并非“形成一次即稳定”，而是在电池运行过程中持续生成、溶解与重组。许多关键性能问题——库仑效率下降、枝晶生长、寿命突降——都难以用“稳定保护膜”的假设解释。

这促使我们重新审视一个更基本的问题：电池材料界面的本质究竟是什么？

在这篇 AMR 文章中，我们提出将其理解为一种新的材料形态——反应性电化学界相（Reactive Electrochemical Interphase, REI）。它不是静态膜层，而是在电场与电化学反应驱动下持续演化的纳米复合体。电解液分解并非单纯副反应，而更像一个“化学筛选器”，不断生成多样产物，其中只有一部分会被界相选择性滞留并参与功能。

由此形成的界相，更接近含有无机域和有机组分的纳米多孔结构，而非致密薄膜。离子在其中沿场调制的通道迁移，界相结构与双电层电场相互耦合、共同演化。

这一视角带来的关键转变，是从“抑制界相反应”走向“编程界相反应”。换言之，电解液分子设计的目标不再只是避免分解，而是引导分解路径，构筑理想界相架构，从而稳定离子输运并抑制失效。

我之所以进入这一研究方向，很大程度源于一个长期困惑：为什么许多电解液在理想测试中表现优异，却在实际条件下迅速失效？随着原位谱学与电化学耦合方法的发展，我们逐渐认识到，决定性能的关键并不在体相材料，而在纳米尺度、强电场下持续演化的界相区域。

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AMR：您认为REI研究的前景是什么？

余维来：

如果将界相视为可编程材料，电池技术的发展路径将随之改变：性能提升不必完全依赖更复杂或更稀缺的电极材料，而可以通过分子层面调控反应纳米区来实现更高界相效率。这一理念同样适用于钠电池、锌电池以及电催化，因为这些体系同样受动态界相控制。

从更广角度看，这意味着电化学正在进入一个“界相工程”时代——我们不仅在设计材料，也在设计材料之间那层看不见、却决定性能的反应边界。

作者简介

余维来，多伦多大学化学工程与应用化学系，LOGICS实验室负责人。研究聚焦电化学界面与材料科学交叉，发展原位表征与界相编程策略，面向下一代储能与能源转化技术。

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Reactive Electrochemical Interphases (REI) as Active Materials: From Passive to Programmable Interfaces

Wenlai Yu*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.6c00033

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