鋰電池SEI膜是什么?鋰電池SEI膜的形成

來源：存能電氣  日期：2019-09-09 16:07  瀏覽量：次

　　鋰電池SEI膜是什么？鋰電池SEI膜的形成。鋰電池在-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、醇鹽和非導電聚合物組成，是多層結構，靠近電解液的一面是多孔的，靠近電極的一面是致密的。

　　鋰電池SEI膜是什么？

　　在液態鋰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生反應,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,具有固體電解質的特征,是電子絕緣體卻是Li+的優良導體，Li+可以經過該鈍化層自由地嵌入和脫出,因此這層鈍化膜被稱為“固體電解質界面膜”，簡稱SEI膜。

　　SEI膜的形成對電極材料的性能產生至關重要的影響。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增加,降低了電極材料的充放電效率；另一方面,SEI膜具有有機溶劑不溶性,在有機電解質溶液中能穩定存在,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,避免了因溶劑分子共嵌入對電極材料造成的破壞,因而大大提高了電極的循環性能和使用壽命。

　　SEI膜的形成過程，即電化學反應過程。在電壓達到一定值時，在負極表面會發生一系列的物理化學變化。在實際生產中，主要是電池化成這一步形成膜的，SEI膜主要由烷基脂鋰、碳酸鋰等組成，它具有多層結構，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中間相，具有固體電解質的性質，且只允許鋰離子自由通過，而對電子絕緣。

　　鋰電池SEI膜作用如下

　　第一，SEI膜對負極材料會產生保護作用，使材料結構不容易崩塌，增加電極材料的循環壽命。

　　第二，SEI膜在產生過程中會消耗一部分鋰離子，而負極反應過程其實就是一個在碳的層間結構中鋰離子嵌入與脫出的一個過程。所以SEI膜的形成是會降低負極首次循環效率的。

　　第三，SEI膜并不只是在負極表面會產出，在正極表面也會產生，只不過影響比較小。

　　另外，首次循環效率是負極材料一個很重要的性能指標，首次效率越高越好。通過對負極材料包覆、球化、表面改性等方式，可以大大增加首次循環效率和循環壽命。

　　鋰電池SEI膜的形成機制

　　⑴在一定的負極電位下，電極/電解液相界面的鋰離子與電解液中的溶劑分子等發生不可逆反應；

　　⑵不可逆反應主要發生在電池首次充電過程中；

　　⑶電極表面完全被SEI膜覆蓋后，不可逆反應即停止；

　　⑷一旦形成穩定的SEI膜，充放電過程可多次循環進行。

　　SEI膜的形成過程會消耗電池中的鋰離子，并且SEI膜并不是穩定不變的，會在循環過程中不斷的破裂，露出來新的碳表面再與電解質反應形成新的SEI膜，這樣會不斷造成鋰離子和電解質的持續損耗，導致電池的容量下降。