Wie wirkt sich SEI-Film auf die Leistung von Lithiumbatterien aus?

SEI Übersicht

Während des erstmaligen Ladens und Entladens von lithium-ionen-batterien tritt eine kleine Menge polarer aprotischer Lösungsmittel im Elektrolyten in einer Reduktionsreaktion auf, nachdem etwas Elektronik erhalten wurde. In Kombination mit Lithiumionen erzeugte die Reaktion eine Dicke des Grenzflächenfilms von etwa 100 bis 120 nm. Der Film ist der SEI.SEI wird üblicherweise in der Fest-Flüssig-Grenzfläche zwischen den Elektrodenmaterialien und dem Elektrolyten gebildet.

Wenn die Lithiumionenbatterie anfing, Lithiumionen zu laden und zu entladen, treten sie aus dem positiven lebenden Material, der Elektrolytmembran und dann in den Elektrolyten aus und werden dann in den Schichtraum von Anodenkohlenstoffmaterialien, Lithiumionen, eingebettet, um ein vollständiges Freisetzungsverhalten zu vervollständigen. Zu diesem Zeitpunkt schleifen die Elektronen von der Anode entlang des äußeren Endes in die Anodenkohlenstoffmaterialien.

Bei der elektronischen Elektrolytlösung und der REDOX-Reaktion zwischen Lithiumionen bilden sich Lösungsmittelmoleküle mit Lithiumionen nach Erhalt eines SEI und erzeugen H2-, CO- und CH2 = CH2-Gase. Mit zunehmender SEI-Dicke bildet sich die Passivierungsschicht, bis die Elektronen nicht mehr eindringen können, und hemmt die Fortsetzung der REDOX-Reaktion.

Wie setzt sich die SEI zusammen?

SEI-Dicke von etwa 100-120 nm, seine Zusammensetzung variiert mit der Elektrolytzusammensetzung, im Allgemeinen durch Li 2 O, LiF, LiCl, Li 2 CO 3, LiCO 2 -r, Alkohol, Salz und das leitfähige Polymer, ist eine Mehrschichtstruktur, die Seite in der Nähe des Elektrolyten ist porös ist die Seite in der Nähe der Elektrode dicht.

Der Einfluss von SEI auf die Lithiumbatterie

Die Rolle des SEI wird sich aus seinen eigenen Eigenschaften ergeben, die analysiert wurden, und seine Merkmale sind: (1) der SEI ist eines der Elektrodenmaterialien und die Grenzfläche zwischen Elektrolyt, die beiden sind getrennt. (2) hat die Eigenschaften des Festelektrolyten; (3) Li + kann reibungslos durch die hervorragenden Leiter (Lithium) gelangen, und das Elektron kann nicht passieren.

SEI auf Kohlenstoffanode der Lithium-Ionen-Batterie Leistung hat einen wichtigen Einfluss.

Erstens, SEI zwischen dem ersten Laden und Entladen abgeschlossen, gebildet mit einem Teil des Verbrauchs von Lithium-Ionen, Lithium-Ionen verbraucht wird durch die Batterie verursacht die Erhöhung der irreversiblen Kapazität, verringert die Lade- und Entladeeffizienz von Elektrodenmaterialien.

Zweitens kann ein SEI-Film mit einem in organischer Elektrolytlösung unlöslichen organischen Lösungsmittel stabil sein. Es wurde festgestellt, dass ein Teil des PC im Elektrolyten vorhanden ist, Anodenmaterialien wurden eingebettet. PC kann das Elektrodenmaterial leicht beschädigen, und wenn ein geeigneter Zusatzstoff in den Elektrolyten eingebracht werden kann, der zur SEI-Bildung führt, kann dies wirksam verhindern, dass die Lösungsmittelmoleküle eingebettet werden, was aufgrund der Beschädigung vermieden wird durch Lösungsmittel verursachte Moleküle wurden in das Elektrodenmaterial eingebettet und verbesserten somit die Zyklusleistung und Lebensdauer der Elektrode erheblich.

Drittens erlaubte SEI, elektronische Lithiumionen zu verbieten, indem einerseits sichergestellt wurde, dass die Ladezyklen des Schaukelstuhls kontinuierlich waren, andererseits der weitere Verbrauch von Lithiumionen behindert wurde, andererseits die Lebensdauer der Batterie verbessert wurde.

Die Bildung von SEI wird durch welche Faktoren beeinflusst

SEI gebildet hauptsächlich durch den Elektrolyten in Li-Salz, Lösungsmittel, Additiv usw.), in (die erste Lade- und Entladestromgröße, den Einfluss von Faktoren wie Temperatur.

Erstens der Einfluss der Elektrolytzusammensetzung. Li-Salz, Lösungsmittelzusammensetzung ist unterschiedlich, führt zu unterschiedlicher Zusammensetzung des SEI, die Stabilität des Produkts ist unterschiedlich.

Zweitens der Einfluss des Formstroms. Der Ladestrom ist größer, die anorganische Zusammensetzung mit hohem Potential bildet die erste, zweite Lithiumioneninsertion, die letzte ist die Bildung organischer Verbindungen. Der Bildungsstrom ist gering, der SEI-Film aus organischen Verbindungen begann sich schnell zu bilden.

Drittens ist eine Lithium-Ionen-Batterie unter - 20 ° C bis zur Bildung der SEI-Dichte sehr gut und hat eine niedrige Impedanz, was sich sehr positiv auf die Lebensdauer von Batterien auswirkt. Eine zu hohe Temperatur verringert die Stabilität des SEI und beeinflusst die Lebensdauer des akkus.

Darüber hinaus wird die Dicke des SEI auch durch Arten von Anodenmaterialien beeinflusst.

SEI in Lithiumbatterie unter der thermischen Runaway-Reaktion

SEI besteht aus zwei Materialschichten, die Auskleidung bestand hauptsächlich aus Li2CO3, während der äußere Hauptbestandteil Alkyllithiumcarbonat wie (CH2OCOLi) 2 usw. ist. Wenn die Innentemperatur der Batterie 80-120 ° C beträgt, zersetzt sich die äußere allmählich und gibt Wärme ab erzeugtes Gas, Reaktionsgleichungen sind wie folgt.

Bei der SEI-Pyrolysereaktion werden die Reaktionstemperatur und die Wärmefreisetzung sowie die Lithiumspezies, die Lösungsmittelzusammensetzung, das Kathodenmaterial und die Zellzyklen.

(CH2OCOLi) 2 → Li2CO3 + CH2 = CH2 + 1 / 2O2 + CO2

Li + (CH2OCOLi) 2 → 2Li2CO3 + CH2 = CH2

Die Anode hat SEI?

Laut einer neuen Studie über positive Elektrodenmaterialien und Elektrolyte an der Fest-Flüssig-Grenzfläche der Membranbildung ist die Dicke der Membran viel dünner als die negative SEI, etwa 1 bis 2 Nanometer. Aufgrund der Anodenmaterialien mit hohem Potential ist das organische elektrolytische Reduktionsprodukt nicht sehr stabil, und anorganisches Produkt wie stabiles LiF kann als Hauptzusammensetzung des Positivs von SEI existieren.

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