發布時間:2022-03-10 18:04:44
關于鋰電池包中SEI膜相關原理，值得人人領會一下。SEI允許鋰離子通過而阻止電子通過，一方面保證了搖椅式充放電循環的連續，另一方面阻礙了鋰離子的進一步消耗，提高了電池的使用壽命。
什么是SEI膜?
在鋰電池包首次充放電歷程中,電極質料與電解液在固液相界面上發生反映,形成一層籠罩于電極質料外面的鈍化層。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 可以經由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”( solid electrolyte interface) ,簡稱SEI 膜。
SEI膜的組成因素有哪些?
負極質料石墨與電解液界面上通過界面反映能天生SEI膜,多種剖析方式也證實SEI膜確實存在,厚度約為100～120nm,其組成主要有種種無機因素如Li2CO3、LiF、Li2O、LiOH等和種種有機因素如ROCO2Li、ROLi、(ROCO2Li)2等。
烷基碳酸鋰和Li2CO3均為3.5V前形成SEI膜的主要因素，烷基碳酸鋰和烷氧基鋰為3.5V后形成SEI膜的主要因素。
哪些條件對于SEI膜有影響?
?、儇摌O質料的影響：負極質料的種種性子 ,包羅質料種類、電極組成及結構、形態稀奇是外面形態對SEI膜的形成有著至關主要的影響。研究效果解釋質料的石墨化水平和結構有序性差異 ,所形成SEI膜的種種性子也差異;縱然對統一種碳質料 ,微粒的外面差異區域(基礎面和邊緣面) ,所形成的SEI膜也有很大差異。
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?、陔娊赓|的影響：一樣平常以為作為溶質的支持電解質鹽比溶劑更易還原,還原產物成為SEI膜的一部門。電解質鋰鹽的主要差異在于陰離子種類差異,造成SEI膜的形成電位和化學組成有差異。用含 Cl、F等元素的無機鋰鹽作電解質時 ,SEI 膜中就會有這些電解質的還原物存在。
?、廴軇┑挠绊懀涸赑C溶液中，形成的SEI膜不能完全籠罩外面，電解液很容易在石墨外面反映，發生不能逆容量。在純 EC做溶劑時,天生的SEI 膜主要因素是(CH2OCOOLi)2 ,而加入DEC或DMC后,形成的SEI膜的主要因素劃分為C2H5COOLi和Li2CO3。顯然,后二者形成的SEI膜更穩固。
?、軠囟鹊挠绊懀焊邷貤l件會使SEI 膜的穩固性下降和電極循環性能變差,這是由于高溫時SEI 膜的消融和溶劑分子的共嵌入加劇,而低溫條件下SEI 膜趨于穩固。
?、蓦娏髅芏鹊挠绊懀弘姌O外面的反映是一個鈍化膜形成與電荷轉達的競爭反映。由于種種離子的擴散速率差異和離子遷徙數差異,以是在差其余電流密度下舉行電化學反映的主體就不相同,膜的組成也差異。
SEI膜的作用有什么?
SEI膜是Li 的優良導體，能夠讓鋰電池包中的鋰離子在其中舉行傳輸，進入到石墨外面，舉行脫嵌鋰事情。同時又是優越的電子絕緣體，能夠有用的降低內部的短路概率，改善自放電。更為主要的是，其能有用效防止溶劑分子的共嵌入，阻止了因溶劑分子共嵌入對電極質料造成的損壞, 因而大大提高了電極的循環性能和使用壽命。
SEI膜在形成歷程中消耗了部門鋰離子，使得首次充放電不能逆容量增添, 降低了電極質料的充放電效率。在循環歷程中，SEI不停的增進，消耗電解液，會造成容量的加速衰減。
SEI膜具有有機溶劑不溶性,在有機電解質溶液中能穩固存在,而且溶劑分子不能通過該層鈍化膜,從而能有用防止溶劑分子的共嵌入,阻止了因溶劑分子共嵌入對電極質料造成的損壞,因而大大提高了電極的循環性能和使用壽命。
在鋰電池包中,電池的充放電都是通過鋰離子在負極嵌脫歷程而完成的,由于鋰離子的嵌入歷程一定經由籠罩在碳負極上的SEI膜,因此SEI膜的特征決議了嵌脫鋰以及碳負極電解液界面穩固的動力學,也就決議了整個電池的性能。