锂离子电池中固体电解质界面膜(SEI)研究进展

第３期倪江锋等锂离子电池中固体电解质界面膜（ｓＥｌ）研究进展

电极表面小是均匀光滑的；（２）电极表面被分成两个部分，即活性部分与非活性部分，其中活性部分存在于聚合物膜孔的底部，可以通过孔中的电解液参与电极反应，而非活性部分则被聚合物膜中的固体部分所覆盖，不与电解液接触，所以不能直接参与表面的电极反应过程；（３）电极表面活性部分的行为由电荷传递过程所控制。

３．固体聚合物层模型（ｓＰＬ）：“

固体聚台物层模型（８０ｌｉｄｐｏｌｙｍｅｒｌａｙｅｒ，ｓＰＬ）认为，在电极嵌面的钝化层巾包含聚合物电鳃质和一些分散于聚合物电解质中的固体化合物，这种界面层具有ｓＥＩ膜和ＰＥＩ膜的性质，实际是二者的混合物。

４．紧密分层模型｛ｃｓＬ）“

紧密分层模喇（ｃｏｍｐａｍｓ岫｝ｊｆ！；ｅｄ】ａ，ｗ，ｃｓＬ）认为，电极的表面层由两个亚层卡句成：第一个亚层是与电极表面相连的固体电解质层；而第二亚层则与溶液相连，该弧层可能是固体电解质层，也町能是聚台物电解质层。这两个亚层具有明显不ｉ司的电导率和电容率。

Ｔｂｅｖ∞ｉｎ和Ｍｕ】１ｅｒ”１分别对以上４种模型进行了阻抗分析．得出各种模型的示意结构和等效电路，如图１所示。

以上模型是基于金属锂电池而得到的；对于负极材料为石墨时，这些模型依然适应，特别是ｓＥＩ膜模型，在解释碳负极时得到了广泛的血用。

图１ｓＥＩ膜模型和等效电路蹦‘８１

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四、ｓＥＩ膜的影响因素

ｓＥＩ膜作为电极材料与电解渡在电池充放电过程中的反应产物，它的组成、结构、致密性与稳定性在很大程度上南电极和电解液的性质决定，同时也受到温度、循环次数以及充放电电流密度的影响。

１．负极材料的影响

负极材料的各种性质，包括材料种类、电极组成及结构、形态特别是表面形态对ｓＥＩ膜的形成有着至关重要的影响。人们对各种类型的碳负极材料，包括热躲碳、碳纤维、石油焦、人造石墨和天然石墨等进行了深入研究””’，结果表明材料的石墨化程度和结构有序性不同，所形成ｓＥＩ膜的各种性质也不同；即使对同一种碳材料，微粒的表面不同区域（基础面和边缘面），所形成的ｓＥＩ膜也有很大差异。Ｋａｎｚｈｌ对５种类型的碳负极形成ｓＥＩ膜进行了研究，圆二法分析表明，碳表面形成ｓＥＩ膜后，椭圆光度的参数口和△发生较大的变化，基本呈线性增加，这说明粗糙度增加，也就意味着ｓＥＩ膜的形成。在这几种碳材料中，热解碳形成的ｓＥＩ层较厚，约１０ｎｒｎ，而高定向热解打墨（ＨＯＰＧ）上形成的ｓＥＩ膜较薄。

Ｅｄｓｌｌｏｍ等ｍ一对中间相碳微球（ＭｃＭＢ）和石墨作负极的ｓＥｌ膜的热力学稳定性进行研究。实验汪明，负极ｓＥＩ膜的热稳定性是由碳电极的类型决定

的。把电极进行升温处理，虽然各种碳负极剥落的

第３期倪江锋等锷离ｆ电池中固体屯解质界面膜（ｓＥＪ）研究进展

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产物很不稳定．兀机产物如ＬｉＦ则能够稳定存在，成为ｓＥｌ膜的丰要成分。

研究正极的ｓＥＩ膜是对研究负极ｓＥＴ膜的继续．、深刻了解正极ｓＥＩ膜的形成机理及特征，并结合对负极ｓＥｌ膜的认职，有利于帮体评价ｓＥＩ膜在锂离子电池中的作用，同时也为进一步改善锂离子电池的性能提供一种史为全而的理论指导。

八、展望

ｓＥｌ膜是伴随着锂二次电池的发展而广泛展开的一个重要的研究领域。深刻理解ｓＥＩ膜的形成机理与电化学特征，对指导研究锂二次电池容量衰减原理以及相对应的电池材料的改性都具有重要的理论意义。随着锂离子电池的进一步广泛应用，研究电极的ｓＥＩ膜将仍然是一个很重要的方向，特别是对正极材料的ｓＦＴ膜以及使用不同粘合剂（特别是水１＿＿｝！粘合剂）时正负极ｓＥＴ膜的研究都处于起步阶段，更多原位研究方法也尚待扩展，这方面工作的深入开展无论从理论卜还足对应用开发的指导上都具有及其童要的意义。

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锂离子电池中固体电解质界面膜(SEI)研究进展

作者：倪江锋， 周恒辉， 陈继涛， 苏光耀

作者单位：倪江锋(北京大学化学与分子工程学院,北京,100871;湘潭大学化学学院,湘潭,411105)， 周恒辉,陈继涛(北京大学化学与分子工程学院,北京,100871)， 苏光耀(湘潭大学化学学院,湘

潭,411105)

刊名：

化学进展

英文刊名：PROGRESS IN CHEMISTRY

年，卷(期)：2004,16(3)

被引用次数：15次

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本文链接：https://www.wendangku.net/doc/964743711.html,/Periodical_hxjz200403003.aspx