鉅大LARGE | 點擊量:617次 | 2019年03月19日
鋰電池SEI膜的最新研究進展分析
SEI(SolidElectrolyteInterphase)膜的全稱是“固體電解質界面膜”。最早由以色列耶路撒冷希伯來大學教授E.Peled詳細研究并命名。
在液態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,這層鈍化膜被稱為SEI膜。負極材料石墨與電解液界面上通過界面反應能生成SEI膜,多種分析方法也證明SEI膜確實存在,厚度約為100~120nm,其組成主要有各種無機成分如Li2CO3、LiF、Li2O、LiOH等和各種有機成分如ROCO2Li、ROLi、(ROCO2Li)2等。
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。因此,深入研究SEI膜的形成機理、組成結構、穩定性及其影響因素,并進一步尋找改善SEI膜性能的有效途徑,一直都是世界電化學界研究的熱點。