电极SEI膜形成原理

电极SEI膜形成原理

SEI膜的形成过程可分为两种情况:(1)原钝化膜覆盖的锂电极;(2)裸锂表面无原始钝化膜。

锂电极表面通常覆盖一层原始钝化膜。光谱学方法研究表明，锂的原始表面薄膜具有双层结构。外层重要由li-0h-li2c03构成，内层重要由Li20构成。

电极SEI膜形成原理

在接触过程中锂电极和有机电解质,原创电影的重要组件表面的锂电极,Li20(内层),LiOH和Li2003(外层),将与亲电反应溶剂分子如醚、烷基碳酸,将部分溶于电解液。

然后原始组件部分或全部表面膜的金属锂,取而代之的是电解液的反应产物组成,金属锂表面附近的界面膜组件继续反应,SEI膜锂附近的内部形成一层低氧化态组件,和外膜的表面沉积是一个动态的过程,形成一些高氧化态组件,同时由于某些组分的表面溶解而出现多孔结构。在循环过程中，锂的溶解会加速锂表面原有薄膜的破裂，导致金属锂与电解液发生剧烈反应。

由于金属锂具有较强的化学反应活性，因此通常在电解液锂表面原位制备无初始钝化膜的裸锂。当一个新的制备锂电极表面钝化层会暴露在有机电解质,电解质肆意的所有组件和锂电极发生还原反应,当一些减少产品锂电极表面上,他们会阻碍这一过程,以便进一步反应将通过电子转移的情况下更加有选择性,因此进一步降低电解质组件将会有很高的选择性,导致SEI膜形成的锂电极表面具有多层结构。

通过上述工艺在锂电极表面形成的SEI膜在后续的存储过程中会发生结构和成分的进一步变化。这些变化包括靠近锂表面的表面组分的减少和水的扩散，导致SEI膜组分的水化。最后这个过程几乎是不可防止的,甚至在水里只包含105也可以发生在电解液,这是由于电解液的常用锂电极表面钝化组件是高吸湿,水可以从电解液渗透SEI膜,水化的成分,导致锂电极循环性能的衰减。水也扩散到表面，并直接与锂反应。

不管怎么样在不同的电解质,锂电极表面表面的不同反应,反应溶剂,锂盐、杂质(h2o,H,等等),和电解液的反应产物的溶解性,它的形成过程是由溶剂、锂盐和杂质之间的微妙的平衡决定的还原过程,初步形成SEI膜锂电极表面通常经历衰老过程,并逐渐改变其结构和性能，SEI膜的多相化学结构导致锂沉积的不均匀性，且(或)在沉积锂时被SEI立即有效钝化，锂循环效率高。同时,可以看出SEI膜组件不容易吸收水分,如Li2C03和生活,更好的组件来实现有效的活性锂电极的钝化,所以存在Q02或少量的高频的有机电解液可以显著提高锂电极的性能。