介绍锂离子电池SEI膜形成机制

2020-12-12      1198 次浏览

锂离子电池的SEI膜形成机理


1.在一定的负电极电位下,到达电极/电解质液相界面的锂离子与电解质中的溶剂分子、锂离子、添加剂甚至杂质分子在电极/电解质液相界面发生不可逆反应。


锂离子电池阴极与电解液的反应


2.不可逆反应重要发生在电池第一次充电时;


3.当电极表面完全被SEI膜覆盖后,不可逆反应停止


4.一旦一个稳定的SEI膜形成,充放电过程可以重复


5.在电池第一次充电时,在Li+插层之前,在碳负极表面形成了致密的Li+可透性SEI膜


双电子反应:


PC/EC+2e-丙烯/乙烯+CO₃平方¯


公司₃平方¯+李﹢-李₂公司₃烷基碳酸锂单电子的反应:


PC/EC+e→PC+/EC+自由基


2PC/EC-自由基+2李﹢丙烯/乙烯+烷氧基碳酸锂


烷氧基碳酸锂+H₂O-李₂有限公司₂₃++₂(CH₂哦)


有关SEI膜的Li+传导机制有两个假说:


1.光照在液体中到达SEI膜界面,在SEI膜中锂盐组分的用途下发生阳离子交换转移;


2.液相中的Li+通过SEI膜微孔脱溶并直接迁移到电极体上


SEI膜的形成是碳负极与电解液相互用途的结果,其稳定性取决于电极和电解液的性质


1.电极界面性质对SEI膜稳定性的影响


2.电解液组成对SEI膜稳定性的影响


3.电解液中杂质的影响


4.温度的影响


5.电流密度的影响


SEI膜并不是一个简单的电极表面沉积盖层,膜组件和电极界面的原子或原子团的连接结构,这是SEI组件的实现必要的,以确保稳定的碳负极氧化后的弱形式与少量的不规则界面哦,-羧基酸性组,如容易变成的过程中电极奥利或羧基锂盐组,使其稳定存在于电极/电解质界面中。氧化石墨可在EC、EMC等电解质中迅速形成稳定的SEI膜,从而降低电极的不可逆损耗。


电解质的组成在很大程度上决定了SEI膜的化学组成。化学成分不同,膜的结构和性能必然不同,所以电解质的组成是影响SEI膜性能的关键。


一般认为,在高温条件下,SEI膜的稳定性和电极的循环性能会下降。这是因为高温条件下加速SEI膜的溶解和co-embedding溶剂分子,而在低温条件下形成的SEI膜致密、稳定和低阻抗,但在低温条件下形成的SEI膜高温下容易分解。


由于不同离子的扩散速率和离子迁移数不同,阴极表面电解质组分的还原和分解实际上是多种反应的结果。因此,不同电流密度下电化学反应的重要形式不同,导致膜的组成不同。结果表明,电流密度对膜的厚度影响不大,但可以显著改变膜的组成。


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