鉅大LARGE | 點擊量:995次 | 2022年06月02日
鋰電池SEI膜形成機制
鋰離子電池的SEI膜形成機理
1.在一定的負電極電位下,到達電極/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。
鋰離子電池陰極與電解液的反應
2.不可逆反應重要發(fā)生在電池第一次充電時;
3.當電極表面完全被SEI膜覆蓋后,不可逆反應停止
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
4.一旦一個穩(wěn)定的SEI膜形成,充放電過程可以重復
5.在電池第一次充電時,在Li+插層之前,在碳負極表面形成了致密的Li+可透性SEI膜
雙電子反應:
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:
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SEI膜的Li+傳導機制有兩個假說:
1.光照在液體中到達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的連接結(jié)構(gòu),這是SEI組件的實現(xiàn)必要的,以確保穩(wěn)定的碳負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膜的化學組成?;瘜W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膜性能的關鍵。
一般認為,在高溫條件下,SEI膜的穩(wěn)定性和電極的循環(huán)性能會下降。這是因為高溫條件下加速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際上是多種反應的結(jié)果。因此,不同電流密度下電化學反應的重要形式不同,導致膜的組成不同。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。
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