介紹鋰電池SEI膜的作用及形成機制
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-07 22:23
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介紹鋰電池SEI膜的作用及形成機制
什么是鋰電池SEI膜?鋰電池SEI膜的形成。鋰電池在- 20℃下形成的SEI密度很好和有一個低阻抗,SEI厚度約為100 - 120納米,其成分隨電解液組成,一般由Li2O,制藥業(yè),氯化鋰,Li2CO3, LiCO2 - r,酒,鹽和導電聚合物,是一種多層結(jié)構(gòu),多孔電解質(zhì),附近的側(cè)電極附近的密集。
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什么是鋰電池SEI膜?
在液體鋰電池的第一次充放電過程中，電極材料在固液界面與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成覆蓋在電極材料表面的鈍化層。該鈍化層為界面層，具有固體電解質(zhì)的特性。它是一種電子絕緣體，但卻是鋰離子的優(yōu)良導體。鋰離子可以通過這一鈍化層自由插入和釋放，所以這一鈍化膜被稱為“固體電解質(zhì)界面膜”，簡稱SEI膜。
SEI膜的形成對電極材料的性能有重要影響。一方面，SEI膜的形成消耗了部分鋰離子，增加了第一次充放電的不可逆容量，降低了電極材料的充放電效率。SEI膜,另一方面,與有機溶劑不溶于有機電解質(zhì)溶液的穩(wěn)定性,和溶劑分子不能通過鈍化膜,可有效防止溶劑分子嵌入,避免了由于溶劑分子造成的損害是嵌入式電極材料,從而大大提高電極的循環(huán)性能和使用壽命。
SEI膜的形成過程是電化學反應(yīng)過程。當電壓達到一定值時，負極表面會發(fā)生一系列的物理和化學變化。在實際生產(chǎn)中,主要是電池形成一步電影,SEI膜主要由烷基鋰基潤滑脂,碳酸鋰,等,它具有多層結(jié)構(gòu),接近的一端電解質(zhì)相對致密,膜電極和電解質(zhì)之間充當中間階段,固態(tài)電解質(zhì)的性質(zhì),并且只允許鋰離子自由通過,電氣絕緣。
鋰電池SEI膜的功能如下
首先，SEI膜對陰極材料有保護作用，使材料結(jié)構(gòu)不易坍塌，增加了電極材料的循環(huán)壽命。
其次，SEI膜在生產(chǎn)過程中會消耗一部分鋰離子，而負反應(yīng)過程實際上是鋰離子在碳層間結(jié)構(gòu)中嵌入和拋出的過程。因此，SEI膜的形成會降低負極的第一循環(huán)效率。
第三，SEI膜不僅在負極表面產(chǎn)生，也在正極表面產(chǎn)生，但作用相對較小。
此外，第一循環(huán)效率是陰極材料的一個非常重要的性能指標，第一循環(huán)效率越高越好。通過涂覆、球化和表面改性，可大大提高第一循環(huán)效率和循環(huán)壽命。
鋰電池SEI膜的形成機理
(1)在一定的負電位下，電極/電解質(zhì)液相界面的鋰離子與電解質(zhì)溶劑分子發(fā)生不可逆反應(yīng);
不可逆反應(yīng)主要發(fā)生在電池首次充電過程中;
當電極表面完全被SEI膜覆蓋后，不可逆反應(yīng)停止;
一旦穩(wěn)定的SEI膜形成，充放電過程可以重復。
SEI膜的形成過程將使用鋰離子電池,和SEI膜不穩(wěn)定,將不斷循環(huán)期間,公開新的碳表面與電解液反應(yīng)生成一個新的SEI膜,這將不斷引起鋰離子和電解質(zhì)的連續(xù)虧損,導致電池容量降低。
