衡陽瑞達(dá)述電池SEI膜是什么?電池SEI膜的形成

發(fā)布時(shí)間:2024-09-06 閱讀:0 來源: 衡陽瑞達(dá)

  





  鋰離子電池SEI膜是什么?鋰離子電池SEI膜的形成。鋰離子電池在-20℃下化成形成的SEI致密性很好且具有較低的阻抗,SEI厚度約100-120nm,其成分隨電解液成分的不同而不同,一般由Li2O、LiF、LiCl、Li2CO3、LiCO2-R、醇鹽和非導(dǎo)電聚合物組成,是多層結(jié)構(gòu),靠近電解液的一面是多孔的,靠近電極的一面是致密的。

  鋰離子電池SEI膜是什么?

  在液態(tài)鋰離子電池首次充放電過程中,電極材料與電解液在固液相界面上發(fā)生反應(yīng),形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層。這種鈍化層是一種界面層,具有固體電解質(zhì)的特點(diǎn),是電子絕緣體卻是Li+的優(yōu)良導(dǎo)體,Li+可以經(jīng)過該鈍化層自由地嵌入和脫出,因此這層鈍化膜被稱為“固體電解質(zhì)界面膜”,簡(jiǎn)稱SEI膜。

  SEI膜的形成對(duì)電極材料的性能出現(xiàn)至關(guān)重要的影響。一方面,SEI膜的形成消耗了部分鋰離子,使得首次充放電不可逆容量新增,降低了電極材料的充放電效率;另一方面,SEI膜具有有機(jī)溶劑不溶性,在有機(jī)電解質(zhì)溶液中能穩(wěn)定存在,并且溶劑分子不能通過該層鈍化膜,從而能有效防止溶劑分子的共嵌入,防止了因溶劑分子共嵌入對(duì)電極材料造成的破壞,因而大大提高了電極的循環(huán)性能和使用壽命。

  SEI膜的形成過程,即電化學(xué)反應(yīng)過程。在電壓達(dá)到一定值時(shí),在負(fù)極表面會(huì)發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化。在實(shí)際生產(chǎn)中,重要是電池化成這一步形成膜的,SEI膜重要由烷基脂鋰、碳酸鋰等組成,它具有多層結(jié)構(gòu),靠近電解液的一端較為致密,該膜在電極和電解液中間充當(dāng)中間相,具有固體電解質(zhì)的性質(zhì),且只允許鋰離子自由通過,而對(duì)電子絕緣。

  鋰離子電池SEI膜用途如下

  第一,SEI膜對(duì)負(fù)極材料會(huì)出現(xiàn)保護(hù)用途,使材料結(jié)構(gòu)不容易崩塌,新增電極材料的循環(huán)壽命。

  第二,SEI膜在出現(xiàn)過程中會(huì)消耗一部分鋰離子,而負(fù)極反應(yīng)過程其實(shí)就是一個(gè)在碳的層間結(jié)構(gòu)中鋰離子嵌入與脫出的一個(gè)過程。所以SEI膜的形成是會(huì)降低負(fù)極首次循環(huán)效率的。

  第三,SEI膜并不只是在負(fù)極表面會(huì)產(chǎn)出,在正極表面也會(huì)出現(xiàn),只不過影響比較小。

  另外,首次循環(huán)效率是負(fù)極材料一個(gè)很重要的性能指標(biāo),首次效率越高越好。通過對(duì)負(fù)極材料包覆、球化、表面改性等方式,可以大大新增首次循環(huán)效率和循環(huán)壽命。

  鋰離子電池SEI膜的形成機(jī)制

 ?、旁谝欢ǖ呢?fù)極電位下,電極/電解液相界面的鋰離子與電解液中的溶劑分子等發(fā)生不可逆反應(yīng);

 ?、撇豢赡娣磻?yīng)重要發(fā)生在電池首次充電過程中;

  ⑶電極表面完全被SEI膜覆蓋后,不可逆反應(yīng)即停止;

 ?、纫坏┬纬煞€(wěn)定的SEI膜,充放電過程可多次循環(huán)進(jìn)行。

  SEI膜的形成過程會(huì)消耗電池中的鋰離子,并且SEI膜并不是穩(wěn)定不變的,會(huì)在循環(huán)過程中不斷的破裂,露出來新的碳表面再與電解質(zhì)反應(yīng)形成新的SEI膜,這樣會(huì)不斷造成鋰離子和電解質(zhì)的持續(xù)損耗,導(dǎo)致電池的容量下降。

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