石墨阳极锂电池固态电解质的界面状态及其形成分析

石墨阳极锂电池固态电解质的界面状态及其形成分析

介绍了石墨阳极锂电池（LIB）固态电解质薄膜（SEI）形成的研究进展，包括结构、形貌、组成、电化学和形成机理。SEI层形成于最常见的阳极材料即石墨表面上。SEI对LIB长期性能的影响至关重要，并且对其初始容量、自放电特性、速率能力和安全性也有影响。而影响SEI形成的主要因素包括石墨类型、电解质组成、电化学条件和温度。介绍了SEI发展，涵盖了该材料变化时的化学和结构组成差异，涉及到电解质的润湿性和电荷充电循环对SEI形成的影响。

为降低电池制造成本，则需要了解SEI膜组成与容量衰减之间的关系。而在更短的时间内，开发理想的SEI膜（即在形成期间消耗最少的锂并减少电池长期工作期间的容量衰减）则需要了解在LIB使用寿命中的SEI膜演变。

介绍了在充放电的第一周期内，容量大小、电池成本及SEI形成电池机制，表明对SEI离子状态分析和表征方法的重要性。分析了影响SEI形成的各种因素，如阳极材料、表面性质、电流密度、电解质添加剂和电池温度。

SEI覆盖阳极石墨表面能够屏蔽电解液中的锂离子，以防止电解质进一步分解。这种屏蔽性能在长期的充电循环期间具有可逆电池。然而，SEI形成过程消耗锂离子和电解质，从而导致充放电和第一周期内电池容量不可逆和锂库存损失。如果通过阻碍电解质扩散或允许从石墨到液相的电子转移，则SEI不能很好地形成，并且电池的不可逆容量损失将会持续。

SEI的形态和化学组成对于特定的石墨表面和电解质溶液来说是独特的，其由3层组成：①液态电解质附近的有机化合物形成的不紧密层；②与石墨表面相邻的电解质内部更紧凑无机结构层；③在电解质内外层之间具有中间特性的混合层。

刊名：Carbon（英）

刊期：2016年第105期

作者：An Seong Jin et al编译：陈少帅