SEI膜对锂电极性能影响

SEI膜,是指在锂离子电池充放电循环过程中,锂电极与电解液在固液相界面上发生反应,所形成的纳米级“固态电解质界面膜”(solid electrolyte interface)。其能够确保锂电极材料在许多极性非质子溶剂体系中有较为明显的稳定性,阻止锂电极和电解液的进一步反应,在一定程度上能增强电池的安全性。除此之外,SEI膜的形成还对锂电极的循环寿命、充放电速度、功率密度等电化学性能有重要的影响。

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1、由金属锂和电解液组分之间的反应造成的腐蚀程度是由SEI膜钝化性能决定的。

2、锂的溶解-沉积过程必须通过SEI膜发生,且锂离子通过SEI膜的迁移是该过程的速率控制步骤,决定了速率的均匀性,如SEI膜的结构和组成越均匀,锂的沉积过程均匀性越好,得以能避免大部分的金属锂被腐蚀,使锂电极可获得更高的循环效率。

3、在溶解和沉积过程中,由于由离子组分组成的SEI膜很难适应该过程锂表面形态的变化,因此钝化膜很容易发生破裂,导致“裸锂”现象,以及电极与电解液的发生副反应。所以,当锂和电解液组分不断被消耗时,锂电极循环性能将逐渐衰减。

4、SEI膜的破裂会形成一些高活性位,从而加速这些部位锂的沉积和溶解速度,导致锂电极表面电流分配的不均匀性,产生安全问题。这就是金属锂蓄电池商品化应用遭到失败的主要原因。

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