一个薄膜能起到这么大的作用?
固体电解质界面膜的过去寿命
sei的英文全称是固体电解质界面,俗称固体电解质界面膜。
sei是如何形成的?
锂离子电池首次充放电时,电解液中的少量极性非质子溶剂在获得一些电子后发生还原反应,与锂离子反应形成厚度约为100-120nm的界面膜,称为sei。sei通常形成在电极材料和电解质之间的固液界面。
当锂离子电池开始充放电时,锂离子会从正极活性物质中分离出来,进入电解液,穿透隔膜后进入电解液,最后嵌入到负极碳材料的层状间隙中,锂离子会完成一个完整的脱嵌行为。此时,电子沿着外端回路从正极出来,进入负极碳材料。电子、电解质中的溶剂和锂离子之间发生氧化还原反应。溶剂分子接收电子后,与锂离子结合形成sei,生成h2、co、ch2=ch2等气体。随着sei厚度的增加,形成钝化层直至电子无法穿透,抑制氧化还原反应的继续。
sei的构成是什么?
sei的厚度约为100-120纳米,其组成随电解质组成而变化。它通常由li2o、lif、licl、li2co3、li2co 2-r、醇盐和非导电聚合物组成。它是多层结构,靠近电解质的一侧是多孔的,而靠近电极的一侧是致密的。
sei对锂电池的影响?
sei的作用要从其自身特点来分析,具体如下:sei是电极材料和电解液之间的界面层,将两者隔开。具有固体电解质的特性;李灿顺利通过(锂离子的优秀导体),但电子不能通过。
sei对碳负极锂离子电池的性能有重要影响。
第一,sei在第一次充放电时完成,伴随着一些锂离子的消耗。锂离子的消耗导致电池不可逆容量增加,降低了电极材料的充放电效率;其次,sei膜不溶于有机溶剂,在有机电解质溶液中可以稳定存在。pc存在于一些电解质中,容易共埋在负极材料中,对电极材料造成损伤。如果能在电解液中加入适当的添加剂,促进sei的形成,就能有效防止溶剂分子的共包埋,从而避免溶剂分子共包埋对电极材料的损伤,从而大大提高电极的循环性能和使用寿命。第三,sei允许锂离子通过,但禁止电子通过。sei一方面保证了摇椅充放电周期的延续,另一方面阻碍了锂离子的进一步消耗,延长了电池的使用寿命。
什么因素影响sei的形成
这里
sei的形成主要受电解质形成(锂盐、溶剂、添加剂等)的影响。),地层(首次充放电)电流,温度等因素。
一、电解液成分的影响。锂盐和溶剂成分不同,导致sei成分不同,产品稳定性不同。
二、地层电流的影响。当地层充电电流较大时,首先形成高电位无机成分,然后插入锂离子,最后形成有机成分。当形成电流较低时,sei膜的有机成分将开始快速形成。
再次,锂离子电池在-20成型形成的sei致密性好,阻抗低,非常有利于电池的使用寿命。温度过高会降低sei的稳定性,影响电池的循环寿命。
此外,sei的厚度也受负极材料类型的影响。
锂电池热失控下的sei反应
sei由两层组成,内层主要成分为li2co3,外层主要成分为(ch2ocoli)2等烷基碳酸锂。当电池内部温度在80-120时,外层逐渐分解放出热量产生气体。反应方程式如下。在sei热解反应中,反应温度
最新研究表明,在正极材料和电解液的固液界面上也形成了一层薄膜,薄膜的厚度比负极sei薄膜薄很多,约为1-2纳米。由于阴极材料的高电位,有机电解质的还原产物不稳定,而lif等无机产物可以稳定存在,成为阴极sei膜的主要成分。
来源:锂离子学校