Durante la formazione del film SEI, vengono eseguite varie reazioni di riduzione dal solvente elettrolita, dal sale di litio, dagli additivi e dalle impurità dell'aria in tracce. Questa serie di reazioni non è influenzata solo dalle proprietà intrinseche di sostanze come il potenziale di riduzione, l'energia di attivazione della riduzione e la densità di corrente di scambio, ma anche da altri fattori come la temperatura, la concentrazione di sale dell'elettrolita e la corrente di riduzione. L'effetto combinato di questi fattori complica il processo di formazione dei film SEI e il meccanismo di formazione è difficile da capire chiaramente.

Si ritiene generalmente che la formazione del film SEI sia divisa in due processi: in primo luogo, l'elettrodo negativo della batteria viene polarizzato e i componenti della soluzione elettrolitica organica subiscono una decomposizione riduttiva per formare nuovi prodotti chimici; quindi, i prodotti appena generati vengono precipitati sulla superficie dell'elettrodo negativo per formare una pellicola SEI. Nello studio del meccanismo di formazione del film SEI, i punti controversi si concentrano principalmente sul processo di reazione di riduzione, in particolare il processo di reazione di riduzione delle molecole di solvente elettrolitico. Il processo di queste reazioni di riduzione è il processo di trasferimento di elettroni a sale e solvente nella soluzione elettrolitica ottenuta secondo la polarizzazione dell'anodo della batteria, la simulazione termodinamica, la dimensione delle particelle di ioni, ecc.

Ci sono tre possibilità per questo processo:

uno è che l'individuo venga inserito direttamente nello strato di grafite dell'elettrodo negativo durante la reazione di riduzione per completare l'intercalazione; l'altro è che la reazione di riduzione della molecola del solvente è una reazione di un elettrone, che genera un prodotto intermedio: l'anione radicale, che viene ulteriormente decomposto e combinato con gli ioni di litio per formare una sostanza precipitata, che diventa un componente del film SEI, e secondo l'ipotesi, quando gli ioni di litio e le molecole di solvente vengono co-inseriti, le molecole di solvente subiscono una reazione di riduzione a due elettroni, attraverso deboli Le forze di van der Waals combinano ioni di litio e molecole di solvente per co-intercalare lo strato di grafite per formare un prodotto intermedio - un composto di intercalazione di grafite ternaria, che viene successivamente ridotto per formare una pellicola SEI;

Struttura e proprietà dei film SEI

Il film SEI è una fragile struttura a strato sottile e il film SEI completamente formato ha un'elevata conduttività agli ioni di litio e una conduttività elettronica trascurabile, flessibilità sufficiente e robustezza sufficiente. La proprietà di isolamento elettronico del film SEI impedisce un'ulteriore reazione di riduzione dell'elettrolita sulla superficie dell'elettrodo negativo; la proprietà di conducibilità ionica consente agli ioni di litio di intercalarsi nell'elettrodo negativo attraverso il film SEI; la forza e la flessibilità sufficienti del film SEI possono evitare il materiale dell'elettrodo negativo durante il processo di deinterizzazione degli ioni di litio. La variazione di volume rompe la membrana SEI. Allo stesso tempo, c'è una forza molecolare sufficientemente grande tra il film SEI e la superficie dell'anodo, che può evitare successive ulteriori reazioni di polarizzazione.

Poiché ci sono molti reagenti per la formazione del film SEI, i componenti dell'elettrolita non sono fissi e anche le condizioni di reazione sono diverse, ci sono molti tipi di prodotti nella reazione di riduzione. La composizione del film SEI misurata da diversi gruppi di ricerca è diversa, ma nel complesso ci sono alcune leggi comuni, come ad esempio: quando nell'elettrolita sono presenti sali di fluoruro come LiAsF6, LiPF6, LiBF4, il sale di fluoruro precipiterà nella forma di LiF o LixPFy dopo la reazione di riduzione; carbonato e sali di litio nell'elettrolita La reazione viene precipitata sotto forma di Li2CO3, ROCO2Li o altri composti organici; dopo la reazione di riduzione a due elettroni del carbonato di etilene nell'elettrolita, (CH2OCO2Li) 2 precipiterà sul film SEI;

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