锂离子电池SEI膜是什么？

什么是锂离子电池SEI膜?

碳阳极材料是最成功的商业应用的锂离子电池阴极材料,但碳阳极电化学窗口的工作电压的稳定电解质成分,所以,当电极在充电状态,即阴极极化过程中,电极电解液界面减少电解液分解,同时会发生不可逆转的锂离子的支出。分解产物覆盖在电极表面，形成保护层。这个过程主要发生在周期的开始，特别是第一个周期。

 

锂离子电池SEI膜

 

在石墨表面形成的分解产物层按其功能可分为两类。在石墨的端部和基底表面的缺陷处，锂离子通过未嵌入反应进出石墨。在这些表面上形成的保护层称为固体电解质界面或SEI膜。SEI膜有其特殊的功能，即允许锂离子通过，阻止溶剂成分和电子通过。因此，SEI膜可以防止电解液在充电状态下的持续还原和分解，抑制电极的腐蚀。当保护层的钝化效果不好时，一方面会发生溶剂分子与锂离子共包埋，导致石墨材料的剥落和无定形;另一方面，一些石墨电极活性材料也可能发生失活。然而，在石墨的其他表面，即锂离子没有引爆的地方(基面)，形成的表面保护层没有这种功能，但保护层也可以抑制石墨表面与电解质的进一步反应。同时，由于端面和基面碳原子的活性略有不同，分别为5J/m2和0.11j /m2，因此端面和基面保护层的组成和厚度也有所不同。由于两层保护层的功能和组成不同，衰减过程中的失效过程也不同。在实际研究中，更多地关注的是电池末端的SEI膜与电池失效的关系。

 

锂离子在电解质和电极之间的界面上的转移必须经过SEI膜，所以SEI膜的许多特性如下:

 

SEI膜阻抗,对电极钝化作用,锂离子的灵活性在重复de-embedding过程中,锂离子的扩散速度并最终确定的动力锂离子de-embedding过程(B2)和电极/电解质界面的稳定性,从而确定电池的循环寿命、自放电等性能。

 

SEI膜是由电解液分解产物组成，所以电解液的组成在很大程度上决定了SEI膜的特性。良好的成膜溶剂和成膜添加剂不仅可以支持SEI膜在第一个周期的形成过程，而且可以延缓SEI膜在第一个周期的老化过程。此外，阴极材料的表面状态和充放电机制也会影响SEI膜的性能。

 

SEI膜的结构由两层或两层以上不同成分的材料构成。第一层靠近阴极材料，相对致密，由lizolb3-3 [， LizCOg/3637]， LiOH38 [， LiFI9]等无机产物组成。第二层与第一层相连，由具有更多孔或多孔结构的有机化合物如碳酸氢锂和聚合物组成。

 

在SEI膜的研究初期，主要集中在负极上。众所周知，负界面阻抗的增加会导致高能电池容量的衰减。但对于大功率电池而言，正界面阻抗的显著增大会导致大功率电池的功率损耗。高温和高电荷截止电压都加速了正界面阻抗的增加。