锂离子化成原理及SEI膜的形成VIP专享VIP免费

锂离子化成原理及膜的形成为什么要化成？电池制造后，通过一定的充放电方式将其内部正负极物质激活，改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程称为化成。什么是化成？锂电芯的化成是电池的初使化，使电芯的活性物质激活，即是一个能量转换的过程。锂电芯的化成是一个非常复杂的过程，同时也是影响电池性能很重要的一道工序,因为在Li+第一次充电时，Li+第一次插入到石墨中，会在电池内发生电化学反应，在电池首次充电过程中不可避免地要在碳负极与电解液的相界面上、形成覆盖在碳电极表面的钝化薄层，人们称之为固体电解质相界面或称SEI膜(SOLIDELECTROLYTEINTERFACE)。SEI膜的形成一方面消耗了电池中有限的锂离子，这就需要使用更多的含锂正极极料来补偿初次充电过程中的锂消耗;另一方面也增加了电极/电解液界面的电阻造成一定的电压滞后。化成原理锂寓了电iti的正换村粒通莒有哩的活性七合物绽应，罚钢贝I黑特味另干结闻的慵匸^'3CjF根材抖土要成分为JCcQQ，充吃时』加工电池减栉曲电埒训使iE扱成就合叨1釋1+規出平「符入仪極甘子井列呈片层皓构的■碳中.放电时.铿藹于则从戶层皓梃鱼昵中祈士，車新和止極的化含切龄-連离孑躺动产兰了电谦"锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成，负极材料则是特殊分子结构的碳，常见的正极材料主要成分为SEI膜形成机制⑴在一定的负极电位下，电极/电解液相界面的锂离子与电解液中的溶剂分子等发生不可逆反应；⑵不可逆反应主要发生在电池首次充电过程中；⑶电极表面完全被SEI膜覆盖后，不可逆反应即停止;⑷一旦形成稳定的SEI膜，充放电过程可多次循环进行SEI膜组成成分正极确实也有层膜形成,只是现阶段认为其对电池的影响要远远小于负极表面的SEI膜，因此本文着重讨论负极表面的SEI膜(以下所出现SEI膜未加说明则均指在负极形成的)。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100〜120nm,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。烷基碳酸锂和Li2CO3均为3.5V前形成SEI膜的主要成分，烷基碳酸锂和烷氧基锂为3.5V后形成SEI膜的主要成分。化成气体产生与电压关系化成过程中其产气总量于电压3.0V处最大，而当化成电压大于3.5V后，则产生的气体就迅速减少.化成电压小于2.5V时，产生的气体主要为H2和CO2等;随着化成电压的升高，在3.0V~3.8V的范围内，气体的组成主要是C2H4,超出3.8V以后,C2H4含量显著下降,此时产生的气体成分主要为C2H6和CH4.其中,3.0V~3.5V之间为SEI层的主要形成电压区间•而在这一电压区间，产生的气体组分主要为C2H4.因此可以认为，这时SEI层的形成机理主要是电解液溶剂中EC的还原分解.化成产生气体分类IH5IliyriHiMdiilnirruno.cnc2,W^.4(i51,Mfl,昭ft,onQ.&4n.lln^e2-5\for2JII.50誣和5；H43.^5moo0.30n.00巾：一吿21.97aAS0,39"ih>r甲c3/0Vfor14hJ-r训IK±170.75ii.閔».03».no4-4bIH»».CIO屮制JililV1r15¥for24hK.Ml5.374.M75.7S5.71L$4O.169J>fi€.o.ri2■*>iih4anlJ.Ohir24IkI.T.fW3.7432.巧4.IM][J.唧»JN>愛丽心[)1OinMarilmil畔桦4.卄\S24l］肉TGMIhGM°FG也九丫EC为碳酸乙烯酯；PC为碳酸丙烯酯；DEC...