溶剂对SEI膜的形成电位及中间相石墨微球对炭负极电化学性能的影响

除对SEI膜的化学组成有影响外，溶剂对SEI膜的形成电位也有影响。锂离子电池常用的溶剂在炭负极界面的还原电位一般按链状醚>环状醚>开链碳酸酯cc普通酯>环状碳酸酯的顺序递减cf叫。对于同一类型的溶剂而言，烷基体积越大，氧原子电子云密度越高，分子活性越小，如EC>PC，MA>MF，THF>2Me—THFDi—Me-THF。溶剂分子的电化学活性大，有利于在较高的负极电位下建立SEI膜，防止溶剂嵌入石墨层间的现象。表3-4列举了石墨电极在不同溶剂的电解液中SEI膜的形成电位。
如何通过优化溶剂组成改善SEI膜，人们仍在实验基础上不断探索，如考虑使用三元、四元溶剂以期进一步改善电极性能。通常认为，EC与一种链状碳酸酯的混合溶剂是锂离子电池优良的负极相容性电解液。例如EC+DMC的电解液是热解炭电极的优良电解液溶剂体系，EC+DEC基电解液是石墨电极的优良溶剂体系。在多元溶剂中，三元溶剂(如EC+DEC+DMC)应用较为广泛，在其中加入脂肪族酯类，如乙酸乙酯、乙酸甲酯等，可以有效提高SEI膜的导电性和稳定性，这是因为酯类物质分解产生的COz，能促进稳定的SEI膜的形成。这里以中间相石墨微球为例说明溶剂对炭负极电化学性能的影响。图3—17为中间相石墨微球在不同溶剂的电解液中的恒电流充放电曲线。可以看出，中间相石墨微球在EC基电解液中均表现出比在PC基电解液中优异的嵌、脱锂性能，特别是在EC十DEC和EC+DMC溶剂体系的电解液中，电极充放电容量高，首次不可逆充电容量低。相比之下，虽然在EC十DME电解液中电极界面SEI膜的形成电位较高，首次充电过程中在1.10V发生电解液的还原反应，但首次不可逆容量损失大，说明主体溶剂和共溶剂的性质都显著影响中间相石墨微球的嵌、脱锂性能