鋰電池包中SEI膜的組成成分有哪些?
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-27 15:12
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負(fù)極材料石墨與電解液界面上通過(guò)界面反應(yīng)能生成SEI膜,多種分析方法也證明SEI膜確實(shí)存在,厚度約為100～120nm,其組成主要有各種無(wú)機(jī)成分如Li2CO3、LiF、Li2O、LiOH等和各種有機(jī)成分如ROCO2Li、ROLi、(ROCO2Li)2等。
烷基碳酸鋰和Li2CO3均為3.5V前形成SEI膜的主要成分，烷基碳酸鋰和烷氧基鋰為3.5V后形成SEI膜的主要成分。
哪些條件對(duì)于電池SEI膜有影響?
①負(fù)極材料的影響：負(fù)極材料的各種性質(zhì),包括材料種類、電極組成及結(jié)構(gòu)、形態(tài)特別是表面形態(tài)對(duì)SEI膜的形成有著至關(guān)重要的影響。研究結(jié)果表明材料的石墨化程度和結(jié)構(gòu)有序性不同,所形成SEI膜的各種性質(zhì)也不同;即使對(duì)同一種碳材料,微粒的表面不同區(qū)域(基礎(chǔ)面和邊緣面),所形成的SEI膜也有很大差異。
②電解質(zhì)的影響：一般認(rèn)為作為溶質(zhì)的支持電解質(zhì)鹽比溶劑更易還原,還原產(chǎn)物成為SEI膜的一部分。電解質(zhì)鋰鹽的主要差別在于陰離子種類不同,造成SEI膜的形成電位和化學(xué)組成有差別。用含Cl、F等元素的無(wú)機(jī)鋰鹽作電解質(zhì)時(shí),SEI膜中就會(huì)有這些電解質(zhì)的還原物存在。
③溶劑的影響：在PC溶液中，形成的SEI膜不能完全覆蓋表面，電解液很容易在石墨表面反應(yīng)，產(chǎn)生不可逆容量。在純EC做溶劑時(shí),生成的SEI膜主要成分是(CH2OCOOLi)2,而加入DEC或DMC后,形成的SEI膜的主要成分分別為C2H5COOLi和Li2CO3。顯然,后二者形成的SEI膜更穩(wěn)定。
④溫度的影響：高溫條件會(huì)使SEI膜的穩(wěn)定性下降和電極循環(huán)性能變差,這是因?yàn)楦邷貢r(shí)SEI膜的溶解和溶劑分子的共嵌入加劇,而低溫條件下SEI膜趨于穩(wěn)定。
⑤電流密度的影響：電極表面的反應(yīng)是一個(gè)鈍化膜形成與電荷傳遞的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。由于各種離子的擴(kuò)散速度不同和離子遷移數(shù)不同,所以在不同的電流密度下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的主體就不相同,膜的組成也不同。
烷基碳酸鋰和Li2CO3均為3.5V前形成SEI膜的主要成分，烷基碳酸鋰和烷氧基鋰為3.5V后形成SEI膜的主要成分。
哪些條件對(duì)于電池SEI膜有影響?
①負(fù)極材料的影響：負(fù)極材料的各種性質(zhì),包括材料種類、電極組成及結(jié)構(gòu)、形態(tài)特別是表面形態(tài)對(duì)SEI膜的形成有著至關(guān)重要的影響。研究結(jié)果表明材料的石墨化程度和結(jié)構(gòu)有序性不同,所形成SEI膜的各種性質(zhì)也不同;即使對(duì)同一種碳材料,微粒的表面不同區(qū)域(基礎(chǔ)面和邊緣面),所形成的SEI膜也有很大差異。
②電解質(zhì)的影響：一般認(rèn)為作為溶質(zhì)的支持電解質(zhì)鹽比溶劑更易還原,還原產(chǎn)物成為SEI膜的一部分。電解質(zhì)鋰鹽的主要差別在于陰離子種類不同,造成SEI膜的形成電位和化學(xué)組成有差別。用含Cl、F等元素的無(wú)機(jī)鋰鹽作電解質(zhì)時(shí),SEI膜中就會(huì)有這些電解質(zhì)的還原物存在。
③溶劑的影響：在PC溶液中，形成的SEI膜不能完全覆蓋表面，電解液很容易在石墨表面反應(yīng)，產(chǎn)生不可逆容量。在純EC做溶劑時(shí),生成的SEI膜主要成分是(CH2OCOOLi)2,而加入DEC或DMC后,形成的SEI膜的主要成分分別為C2H5COOLi和Li2CO3。顯然,后二者形成的SEI膜更穩(wěn)定。
④溫度的影響：高溫條件會(huì)使SEI膜的穩(wěn)定性下降和電極循環(huán)性能變差,這是因?yàn)楦邷貢r(shí)SEI膜的溶解和溶劑分子的共嵌入加劇,而低溫條件下SEI膜趨于穩(wěn)定。
⑤電流密度的影響：電極表面的反應(yīng)是一個(gè)鈍化膜形成與電荷傳遞的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。由于各種離子的擴(kuò)散速度不同和離子遷移數(shù)不同,所以在不同的電流密度下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的主體就不相同,膜的組成也不同。
