锂电池SEI膜是什么?锂电池SEI膜的形成

来源：存能电气  日期：2019-09-09 16:07  浏览量：次

　　锂电池SEI膜是什么？锂电池SEI膜的形成。锂电池在-20℃下化成形成的SEI致密性很好且具有较低的阻抗，SEI厚度约100-120nm，其成分随电解液成分的不同而不同，一般由Li2O、LiF、LiCl、Li2CO3、LiCO2-R、醇盐和非导电聚合物组成，是多层结构，靠近电解液的一面是多孔的，靠近电极的一面是致密的。

　　锂电池SEI膜是什么？

　　在液态锂电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层,具有固体电解质的特征,是电子绝缘体却是Li+的优良导体，Li+可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”，简称SEI膜。

　　SEI膜的形成对电极材料的性能产生至关重要的影响。一方面,SEI膜的形成消耗了部分锂离子,使得首次充放电不可逆容量增加,降低了电极材料的充放电效率；另一方面,SEI膜具有有机溶剂不溶性,在有机电解质溶液中能稳定存在,并且溶剂分子不能通过该层钝化膜,从而能有效防止溶剂分子的共嵌入,避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏,因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命。

　　SEI膜的形成过程，即电化学反应过程。在电压达到一定值时，在负极表面会发生一系列的物理化学变化。在实际生产中，主要是电池化成这一步形成膜的，SEI膜主要由烷基脂锂、碳酸锂等组成，它具有多层结构，靠近电解液的一端较为致密，该膜在电极和电解液中间充当中间相，具有固体电解质的性质，且只允许锂离子自由通过，而对电子绝缘。

　　锂电池SEI膜作用如下

　　第一，SEI膜对负极材料会产生保护作用，使材料结构不容易崩塌，增加电极材料的循环寿命。

　　第二，SEI膜在产生过程中会消耗一部分锂离子，而负极反应过程其实就是一个在碳的层间结构中锂离子嵌入与脱出的一个过程。所以SEI膜的形成是会降低负极首次循环效率的。

　　第三，SEI膜并不只是在负极表面会产出，在正极表面也会产生，只不过影响比较小。

　　另外，首次循环效率是负极材料一个很重要的性能指标，首次效率越高越好。通过对负极材料包覆、球化、表面改性等方式，可以大大增加首次循环效率和循环寿命。

　　锂电池SEI膜的形成机制

　　⑴在一定的负极电位下，电极/电解液相界面的锂离子与电解液中的溶剂分子等发生不可逆反应；

　　⑵不可逆反应主要发生在电池首次充电过程中；

　　⑶电极表面完全被SEI膜覆盖后，不可逆反应即停止；

　　⑷一旦形成稳定的SEI膜，充放电过程可多次循环进行。

　　SEI膜的形成过程会消耗电池中的锂离子，并且SEI膜并不是稳定不变的，会在循环过程中不断的破裂，露出来新的碳表面再与电解质反应形成新的SEI膜，这样会不断造成锂离子和电解质的持续损耗，导致电池的容量下降。