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SEI膜的組成

在有機電解液中,鋰電池的鋰電極表面SEI膜主要由電解液的組分包括有機溶劑、鋰鹽陰離子、添加劑以及可能含有的雜質如H20、HF等在鋰電極表面還原的不溶產物,同時可能還含有鋰電極表面原始組分Li20、LioH和Li2C03與上述電解液組分的反應生成的不溶產物。

總的來說,在烷基碳酸酯基電解液中,鋰電極表面SEI膜主要由RO002Li組成,對環狀溶劑來說,是烷基碳酸二鋰;對鏈狀溶劑來說,主要是烷基碳酸單鋰。對EC-DMC基電解液而言,一些烷氧基鋰可能是CH3OLi也存在。在烷基碳酸酯-醚混合溶劑電解液中,鋰電極SuI膜的主要組分是烷基碳酸酯的還原產物-烷基碳酸鋰。但同時光譜學研究表明,即使在醚和烷基碳酸酯比率在1:1的情況下,醚也會被還原沉積到鋰電極表面上,成為SEI膜組成的一部分,因此SEI膜組分中也含有一定量的烷氧基鋰(ROLi)化合物,它們相對量的多少與溶劑的比率和所使用的特定溶劑有關。

在貯存過程中,這些膜老化過程將會使其組分發生變化。在純溶劑或LiCl04、LiAsF6基電解液中,痕量的水將與碳負極表面組分ROQO2Li反應,生成更加穩定的Li2C03。在LiBr4、LiPF6基電解液中,鋰鹽分解產生的HF,會和表面組分發生反應,生成LiF,因此在LiCl04基電解液中,鋰電極的SEI 膜主要由R0002Li、Li2003、鹵化鋰和LiOH-Li20組成,而在LiFF6基電解液中,LiF是SEI膜的主要組分。除溶劑的還原反應外,同時還存在鋰鹽的還原反應,但它們在鋰電極表面化學中的重要程度與溶劑的反應活性有關,如在PC基電解液中,鋰鹽的還原反應不如在C-DMC基電解液中那樣顯著。AsF6-被還原為LiF、LixAsFy等;PF6-被還原為LiF、LixPFy等;N(S02CF3)2-

被還原為LiF、鋰的氮化物以及鋰的硫化物如Li2S、Li2S204、Li2s03等。

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