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淺談鋰電池的SEI膜結(jié)構(gòu)

2022-06-20

鋰電池

上一篇文章對(duì)鋰電池SEI膜結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了講解，人們一般接受的鋰電極表面鈍化膜模型如下：

鋰電池SEI膜

1、內(nèi)部是由低氧化態(tài)無機(jī)鹽組成的致密部分；

2、外部是由有機(jī)層組成的多孔部分。采用x射線光電子能譜(XPS)分析了鋰電極在烷基碳酸酯電解液中形成的SEI膜。發(fā)現(xiàn)SEI薄膜為多層結(jié)構(gòu)，呈馬賽克狀。SEI膜離鋰表面鈍化層越近，SEI膜組分的氧化態(tài)越低。對(duì)新制備的鋰電極表面進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)SEI膜在接近Li表面時(shí)含有更多的低氧化態(tài)無機(jī)組分。靠近鋰電極表面的SEI膜主要由一些低氧化態(tài)的無機(jī)鹽組成，如Li2O, Li3N, Lix等，而SEI膜外部主要由一些高氧化態(tài)的成分組成，如ROLi, ROCO2Li, LiH, LixIMFz等。

原子力顯微鏡結(jié)果表明，鋰表面的納米結(jié)構(gòu)由晶界、隆起線和平坦區(qū)組成。晶界主要由Li2CO3、Li2O和電解質(zhì)還原產(chǎn)物L(fēng)iC1等組成。結(jié)構(gòu)中存在許多位錯(cuò)和缺陷。鋰離子通過晶界和隆起線擴(kuò)散是鋰沉積過程中形貌變化的主要原因。因此，晶界和隆起線對(duì)鋰沉積形貌有重要的控制作用，如枝晶的形成。SEM和FTIR結(jié)果表明，幾乎所有非水碳酸鹽巖電解質(zhì)中鋰的電沉積均為枝晶，枝晶上形成的S亞基膜外層主要由LiOCO2R、Li2CO3、LiOH和內(nèi)層Li2O組成。當(dāng)電解液中含有少量電場(chǎng)時(shí)，鋰表面呈半球形沉積它很光滑。這些光滑的鋰表面被一層由LiF/Li2O層組成的非常薄的(2~ 5Rm)表面膜覆蓋，表面膜的組成與含HF的碳酸鹽溶劑類型無關(guān)。鋰電池表面SEI膜的組成對(duì)少量F的存在非常敏感，這可能是因?yàn)長(zhǎng)iF是電解質(zhì)中非常穩(wěn)定的產(chǎn)物。


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