鋰離子電池SEI膜形成機制

1.在一定的負極電位下，到達電極/電解液相界面的鋰離子與電解液中的溶劑分子、鋰鹽陰離子、添加劑，甚至是雜質(zhì)分子，在電極/電解液相界面發(fā)生不可逆反應。
2.不可逆反應主要發(fā)生在電池首次充電過(guò)程中。
3.電極表面完全被SEI膜覆蓋后，不可逆反應即停止
4.一旦形成穩定的SEI膜，充放電過(guò)程可多次循環(huán)進(jìn)行
5.在電池首次充電過(guò)程中，碳負極表面先于Li+插層建立完善、致密、Li+可導的SEI膜
雙電子反應：
PC/EC+2e→丙烯/乙烯+CO?2ˉ
CO?2ˉ+ Li﹢→Li?CO?單電子反應形成烷基碳酸鋰：
PC/EC + e → PC﹣/EC﹣自由基
2PC/EC﹣自由基 + 2Li﹢ →丙烯/乙烯+烷氧基碳酸鋰
烷氧基碳酸鋰+H?O → Li?CO?+CO? +（CH?OH）?

有關(guān)SEI膜的導Li+機理目前有兩種假設：
1.液相中的Lit到達SEI膜界面，借助SEI膜鋰鹽組分發(fā)生陽(yáng)離子互換傳遞；
2.液相中的Li+去溶劑化后直接穿越SEI膜微孔向電極本體遷移
SEI膜的形成是碳負極與電解液相互作用的結果，其穩定性取決于電極和電解液的性質(zhì)
1.電極界面性質(zhì)對SEI膜的穩定性影響
2.電解液組成對SEI膜穩定性的影響
3.電解液中雜質(zhì)的影響
4.溫度的影響
5.電流密度的影響

SEI膜不是簡(jiǎn)單的沉積覆蓋在電極表面，膜組分與電極界面的原子或原子團有結構上的聯(lián)系，這是實(shí)現SEI膜組分穩定性的必要保證碳負極經(jīng)過(guò)微弱的氧化后形成的不規整界面上帶有少量的-OH、-COOH等酸性基團，在電極過(guò)程中易于轉變?yōu)?OLi或羧基鋰鹽的基團，這樣就能夠穩定的存在于電極/電解液界面上。氧化的石墨在EC、EMC等電解液中能夠迅速形成穩定的SEI膜，從而減少電極的不可逆損失。

電解液的組成在很大程度上決定了SEI膜的化學(xué)組成?；瘜W(xué)組成不同，膜的結構和性質(zhì)必然不同，因此電解液的組成是影響SEI膜性質(zhì)的關(guān)鍵。
一般認為，高溫條件會(huì )使SEI膜的穩定性下降和電極循環(huán)性能變差。這是因為高溫條件加速SEI膜的溶解和溶劑分子的共嵌入，而低溫條件下形成的SEI膜致密、穩定且阻抗較低，但是低溫條件下形成的SEI膜遇到高溫時(shí)容易分解。

由于各種離子的擴散速度不同和離子遷移數不同，碳負極表面的電解液組分還原分解實(shí)際上是多種反應競爭的結果，所以在不同的電流密度下進(jìn)行電化學(xué)反應主體形式不同，導致膜的組成不同。研究表明，電流密度對膜的厚度影響不大，但是對膜的組成可以顯著(zhù)改變。