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鋰離子電池SEI膜的形成步驟

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年09月24日  

步驟①:電子由集流體-導電劑-石墨顆粒內部傳遞到待形成SEI膜的A點


到達A點的電子數量,將由化成時使用的電流、電流在正負極之間分布均勻性共同決定:化成電流越大,通過電極片a點的電流越大;當正負極電極片之間不平整時,相距近的點(a),電流更大;電極a點電流增大時,通過a點處活性物質顆粒的電流將更大,即單位時間內到達A點的電子數將增多,因此將使得A點處發生的成膜反應發生變化(如上篇文章所述:即大量的電子聚集于石墨顆粒表面,更容易與成膜劑、鋰離子發生雙電子反應過程。


步驟②:溶劑化的鋰離子在溶劑的包裹下,從正極擴散至正在生成的SEI膜表層的B點


在電解液成分不變的情況下,升高溫度,電解液粘度將降低,成膜劑、溶劑化鋰離子在電解液中傳輸阻力將降低;同時溫度升高時,電解液的電導率將提高,以上過程都將使得單位時間內,有更多的成膜劑及溶劑化鋰離子到達活性物質顆粒表面的B點,從而影響B點的成膜反應過程。


步驟③:A點的電子通過電子隧道效應擴散至B點;此過程的速度,必定與已經形成的SEI膜的結構及組成有關


SEI膜越致密、有機組份比例越高,阻隔電子的效應越強,電子穿過相同距離的阻力越大。此時形成的SEI膜厚度會更小,不可逆反應的總量越低,鋰離子電池的首次效率越高。


步驟④:躍遷至B點的電子與鋰鹽、溶劑化鋰離子、成膜劑等反應,在原有SEI膜表層繼續生成SEI膜


從而使得石墨顆粒表層SEI膜厚度不斷新增,最終形成完整的SEI膜。次過程即自由碰撞、結合反應過程,溫度越高,分子運動越快,發生碰撞的概率越高,反應速度越高,該步驟的阻力越小。


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