SEI膜對锂電極性能的影響

TIME: 2019-08-23 锂電池百科

锂電池的电极在许多极性非质子溶剂体系中具有明显的稳定性，这是由于在这些电解液中，它们被一层表面膜所钝化的缘故，习惯上人们将其称之为钝化膜或SEI膜（固体电解质相界面膜）。在大多数电解液中，SEI膜主要由一些无机和有机盐组成，它的存在阻止了锂电极和电解液的进一步反应，使锂电极具有明显的稳定性，这就是非水溶剂在一次锂電池中获得成功应用的原因。在金属锂蓄电池中，覆盖在锂电极表面的SEI膜性能直接控制着锂电极的电化学行为，电池的循环寿命强烈地依赖于锂的溶解/沉积过程中的不可逆容量，SEI膜的形成过程在其中起着重要的作用。这主要是由于以下原因造成的：

（1）由金屬锂和電解液組分之間的反應造成的腐蝕程度是由其表面SEI膜的鈍化性能決定的。

（2）锂的溶解-沈積過程必須通過S0I膜發生，而且锂離子通過SEI膜的遷移是锂沈積-

溶解過程的速率控制步驟，它決定了锂沈積-溶解過程的均勻性，例如SEI膜的結構和組成均勻性越好，锂的沈積過程均勻性也就越好。當锂的沈積過程是均勻的時候，在循環過程中，金屬锂就可以大部分避免被腐蝕，這樣锂電極就可以獲得較好的循環效率。

（3）锂離子能夠通過SEI膜發生锂的沈積和溶解過程，但在溶解和沈積過程中，由于主要由離子組分組成的SEI膜很難適應上述過程锂表面形態的變化，因此S部I膜發生破裂，導致了“裸锂”的産生，以及它與電解液的更進一步反應。因此在锂的重複沈積-溶解過程中，锂和電解液組分不斷被消耗，導致锂電極循環性能的衰減。

（4）SEI膜的破裂會導致形成一些高活性位，從而加速這些部位锂的沈積和溶解速度，導致锂電極表面電流分配的不均勻性，不均勻性和枝晶的生成導致出現一系列的安全問題。這就是金屬锂蓄電池商品化應用遭到失敗的主要原因，事實上，锂電極在幾乎所有常用電解液體系如醚、烷基碳酸酯中循環效率都很低，以致于很難用在商品化的金屬锂蓄電池中。

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