固体电解质界面SEI膜的结构与导Li+机理

2011-06-01 11:17:00    点击量:332

1970年以来,人们不断提出各种电极界面SEI膜的织构模型以期进一步理解钝化现象的本质,为优化SEI膜提供理论指导。现有的多种SEI膜模型以“固体电解质界面膜”模型(SEl)最为著名,成为当今解释锂离子电池炭负极钝化现象时引用率最高的模型。除此之外,还有聚合物电解质界面膜模型(PEl)、固体聚合物层模型(SPL)和紧密成层模型(CSL),也可以用于解释不同炭负极与电解液的界面行为。这里分别加以介绍.
固体电解质界面膜模型最早由Peled建立,他在剖析锂二次电池的金属锂界面时认为,当金属锂与电解液接触时,会在锂负极上形成由电极与电解液反应产生的不溶性产物所组成的钝化层,其厚度为l一2个分子层。第一层薄而密实,可以阻止电解液组分进一步还原;第二层如果存在的话,往往是疏松的多孔性结构。该钝化层具有固体电解质的特征,故称之为“固体电解质界面膜”。根据Peled的解释,这层膜的离子迁移电阻大,SEI膜的晶粒边界平行于电流方向,对Li+的传导性有重要贡献,锂离子穿越SEI膜的过程是电极动力学过程中的决速步骤。这一模型解释了电解界面膜的本质,不足之处在于无法解释一些在电极界面的高化学活性的膜组分稳定存在于电极表面的原因,如Li2C03在金属Li或LiC6界面还原生成LizO的fig=-136kJ/mol,而Li2C03却是SEI膜的重要组成之一,其次是这种模型的单分子层假设与一般SEI膜的实际厚度(5—50nm)不相符。

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