鋰離子電池的SEI膜形成機(jī)理

1.在一定的負(fù)電極電位下，到達(dá)電極/電解質(zhì)液相界面的鋰離子與電解質(zhì)中的溶劑分子、鋰離子、添加劑甚至雜質(zhì)分子在電極/電解質(zhì)液相界面發(fā)生不可逆反應(yīng)。

鋰離子電池陰極與電解液的反應(yīng)

2.不可逆反應(yīng)重要發(fā)生在電池第一次充電時(shí);

3.當(dāng)電極表面完全被SEI膜覆蓋后，不可逆反應(yīng)停止

4.一旦一個(gè)穩(wěn)定的SEI膜形成，充放電過程可以重復(fù)

5.在電池第一次充電時(shí)，在Li+插層之前，在碳負(fù)極表面形成了致密的Li+可透性SEI膜

雙電子反應(yīng):

PC/EC+2e-丙烯/乙烯+CO?平方¯

公司?平方¯+李﹢-李?公司?烷基碳酸鋰單電子的反應(yīng):

PC/EC+e→PC+/EC+自由基

2PC/EC-自由基+2李﹢丙烯/乙烯+烷氧基碳酸鋰

烷氧基碳酸鋰+H?O-李?有限公司??++?(CH?哦)

有關(guān)SEI膜的Li+傳導(dǎo)機(jī)制有兩個(gè)假說:

1.光照在液體中到達(dá)SEI膜界面，在SEI膜中鋰鹽組分的用途下發(fā)生陽離子交換轉(zhuǎn)移;

2.液相中的Li+通過SEI膜微孔脫溶并直接遷移到電極體上

SEI膜的形成是碳負(fù)極與電解液相互用途的結(jié)果，其穩(wěn)定性取決于電極和電解液的性質(zhì)

1.電極界面性質(zhì)對SEI膜穩(wěn)定性的影響

2.電解液組成對SEI膜穩(wěn)定性的影響

3.電解液中雜質(zhì)的影響

4.溫度的影響

5.電流密度的影響

SEI膜并不是一個(gè)簡單的電極表面沉積蓋層,膜組件和電極界面的原子或原子團(tuán)的連接結(jié)構(gòu),這是SEI組件的實(shí)現(xiàn)必要的,以確保穩(wěn)定的碳負(fù)極氧化后的弱形式與少量的不規(guī)則界面哦,-羧基酸性組,如容易變成的過程中電極奧利或羧基鋰鹽組,使其穩(wěn)定存在于電極/電解質(zhì)界面中。氧化石墨可在EC、EMC等電解質(zhì)中迅速形成穩(wěn)定的SEI膜，從而降低電極的不可逆損耗。

電解質(zhì)的組成在很大程度上決定了SEI膜的化學(xué)組成。化學(xué)成分不同，膜的結(jié)構(gòu)和性能必然不同，所以電解質(zhì)的組成是影響SEI膜性能的關(guān)鍵。

一般認(rèn)為，在高溫條件下，SEI膜的穩(wěn)定性和電極的循環(huán)性能會(huì)下降。這是因?yàn)楦邷貤l件下加速SEI膜的溶解和co-embedding溶劑分子,而在低溫條件下形成的SEI膜致密、穩(wěn)定和低阻抗,但在低溫條件下形成的SEI膜高溫下容易分解。

由于不同離子的擴(kuò)散速率和離子遷移數(shù)不同，陰極表面電解質(zhì)組分的還原和分解實(shí)際上是多種反應(yīng)的結(jié)果。因此，不同電流密度下電化學(xué)反應(yīng)的重要形式不同，導(dǎo)致膜的組成不同。結(jié)果表明，電流密度對膜的厚度影響不大，但可以顯著改變膜的組成。