2022-08-08
鋰離子電池SEI膜的形成是碳負極與電解質相互作用的結果，其穩定性取決于電極和電解質的性質。SEI薄膜并不是簡單地沉積在電極表面，而是膜組分在結構上與電極界面上的原子或基團有關，這是實現SEI薄膜組分的穩定性所必需的，以保證碳負極弱氧化后形成的不規則界面中含有少量的-OH、-COOH等酸性基團。在電極過程中，易轉變為-OLi或羧基鋰鹽基團，使其穩定存在于電極/電解質界面上。氧化石墨在EC、EMC等電解質中可以快速形成穩定的SEI膜，從而減少電極的不可逆損耗。
電解質的組成在很大程度上決定了鋰離子電池SEI膜的化學組成。不同的化學成分，膜的結構和性能必然不同，因此電解液的組成是影響SEI膜性能的關鍵。一般認為SEI薄膜的穩定性和電極的循環性能在高溫下會下降。這是一個由于高溫條件加速了SEI膜的溶解和溶劑分子的嵌入，低溫條件下形成的SEI膜致密、穩定、阻抗低，而低溫條件下形成的SEI膜在高溫下容易分解。由于不同離子的擴散速度和遷移次數不同，電解液成分在碳負極表面的還原和分解實際上是各種反應競爭的結果。因此，不同電流密度下電化學反應的主要形式不同，導致膜組成不同。
鋰離子電池SEI膜形成機理：
1、到達電極/電解質界面的鋰離子會與電解質中的溶劑分子、鋰陰離子、添加劑甚至雜質分子發生不可逆的反應。
2、不可逆反應主要發生在電池次充電過程中，當電極表面被SEI膜完全覆蓋時，不可逆反應停止。
3、一旦形成穩定的SEI膜，就可以重復充放電過程。
4、在電池次充電過程中，碳負極表面先于Li+插層，建立了完善的、致密的、可Li+導電的SEI膜。
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