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SEI膜的结构

2019-05-30

前人对SEI膜结构和组成进行了广泛的研究,现在人们普遍接受的锂电极表面的钝化膜模型为:

SEI膜的结构

(1)内部由低氧化态的无机盐组成的致密部分;

(2)外部由有机层组成的多孔部分。用x射线光电子光谱法(XPS)对锂电极在烷基碳酸酯基电解液中形成的SEI

膜深度剖析表明,SEI膜为一具有马赛克状的多层结构,越接近锂表面的钝化层,SEI膜组分的氧化态就越低。对在LiAsF6基二甲基碳酸酯(DMC)、干燥的碳酸已烯酯-碳酸二烯酯(EC-DEC)和湿C-DEC等电解液中,新鲜制备的锂电极表面的分析表明,越接近Li表面,SEI膜含有的低氧化态无机组分就越多。靠近锂电极表面的SEI膜主要由一些低氧化态的无机盐如Li20、Li3N、Lix《代表F、C1等)组成,SEI膜的外部则主要由一些高氧化态的组分如ROLi、ROCO2Li、LiH、LixIMFz等组成。原子力显微镜(AFM)研究结果显示,锂表面的纳米结构由晶粒间界、隆起线和平坦区域组成,晶粒间界主要由Li2C03、Li20以及电解液的还原产物如LiC1等组成,它的结构中存在很多位错和缺陷。锂沉积过程中形态的改变主要是由于锂离子大量通过晶粒间界和隆起线扩散造成的。因此,晶粒间界和隆起线在控制锂沉积形态,如枝晶的生成中有着重要作用。扫描电子显微镜法(SEM)和傅里叶变换红外光谱法(FTIR)研究结果显示,锂几乎在所有的非水碳酸酯电解液中的电沉积都是枝晶的,在锂枝晶上形成的S亚I膜外层主要由Li0C02R、Li2C03、LioH以及内层Li20组成。当电解液中含有少量田时,具有半球状的锂上的电沉积是非常光滑的。这些光滑的锂表面被一层非常薄的(2~5rm)由LiF/Li20层组成的表面膜所覆盖,而且表面膜的组成与含有HF的碳酸酯溶剂的类型无关,锂表面SEI膜的组成对少量F的存在非常敏感,这可能是因为在电解液中LiF是一种非常稳定的产物。

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