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浅谈锂电池的SEI膜结构

奥门免费资料大全2022-06-20

锂电池

上一篇文章对锂电池SEI膜结构和组成进行了讲解,人们一般接受的锂电极表面钝化膜模型如下:

锂电池SEI膜

1、内部是由低氧化态无机盐组成的致密部分;

2、外部是由有机层组成的多孔部分。采用x射线光电子能谱(XPS)分析了锂电极在烷基碳酸酯电解液中形成的SEI膜。发现SEI薄膜为多层结构,呈马赛克状。SEI膜离锂表面钝化层越近,SEI膜组分的氧化态越低。对新制备的锂电极表面进行分析,发现SEI膜在接近Li表面时含有更多的低氧化态无机组分。靠近锂电极表面的SEI膜主要由一些低氧化态的无机盐组成,如Li2O, Li3N, Lix等,而SEI膜外部主要由一些高氧化态的成分组成,如ROLi, ROCO2Li, LiH, LixIMFz等。

原子力显微镜结果表明,锂表面的纳米结构由晶界、隆起线和平坦区组成。晶界主要由Li2CO3、Li2O和电解质还原产物LiC1等组成。结构中存在许多位错和缺陷。锂离子通过晶界和隆起线扩散是锂沉积过程中形貌变化的主要原因。因此,晶界和隆起线对锂沉积形貌有重要的控制作用,如枝晶的形成。SEM和FTIR结果表明,几乎所有非水碳酸盐岩电解质中锂的电沉积均为枝晶,枝晶上形成的S亚基膜外层主要由LiOCO2R、Li2CO3、LiOH和内层Li2O组成。当电解液中含有少量电场时,锂表面呈半球形沉积它很光滑。这些光滑的锂表面被一层由LiF/Li2O层组成的非常薄的(2~ 5Rm)表面膜覆盖,表面膜的组成与含HF的碳酸盐溶剂类型无关。锂电池表面SEI膜的组成对少量F的存在非常敏感,这可能是因为LiF是电解质中非常稳定的产物。


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