锂电池SEI膜的最新研究进展分析

SEI（Solid Electrolyte Interphase）膜的全称是“固体电解质界面膜”。最早由以色列耶路撒冷希伯来大学教授E. Peled详细研究并命名。

在液态锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层，具有固体电解质的特征,是电子绝缘体却是Li+ 的优良导体，Li+ 可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，这层钝化膜被称为SEI膜。负极材料石墨与电解液界面上通过界面反应能生成SEI膜 ，多种分析方法也证明SEI 膜确实存在 ,厚度约为100～120 nm ,其组成主要有各种无机成分如Li2CO3 、LiF、Li2O、LiOH 等和各种有机成分如ROCO2Li 、ROLi 、(ROCO2Li)2等。

SEI 膜的形成对电极材料的性能产生至关重要的影响。一方面，SEI 膜的形成消耗了部分锂离子，使得首次充放电不可逆容量增加，降低了电极材料的充放电效率；另一方面，SEI 膜具有有机溶剂不溶性，在有机电解质溶液中能稳定存在，并且溶剂分子不能通过该层钝化膜，从而能有效防止溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏，因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命。因此，深入研究SEI膜的形成机理、组成结构、稳定性及其影响因素，并进一步寻找改善SEI 膜性能的有效途径，一直都是世界电化学界研究的热点。