原来影响电池性能的是一层几纳米的薄膜

看资料，遇到负极或者电解液的性能，总能看到一个名词组：SEI，说的是SEI膜的形态特征和变化对电池的容量发挥、功率发挥、循环寿命、高温稳定性等都具有至关重要的意义。

不过SEI膜是微观层面的电池界面问题，显得比较神秘。

抱着学习的态度，我收集了一些资料，整理了关于SEI膜的几个问题：它有什么功能，它是如何形成的，它是如何变化的。

SEI有哪些功能？ SEI膜，全称是固体电解质界面、固体电解质界面（膜）。

顾名思义，它是一层具有固体电解质特性的钝化膜层。

SEI是Li+的优良导体，允许锂离子通过它传输并进入石墨表面以脱嵌锂。

同时它还是良好的电子绝缘体，可以有效降低内部短路的概率，改善自放电。

更重要的是，这个东西可以有效防止溶剂分子的共插，避免溶剂分子的共插对电极材料造成的损害，从而大大提高电极的循环性能和使用寿命。

但SEI在化成过程中消耗了部分锂离子，增加了首次充放电的不可逆容量，降低了电极材料的充放电效率。

在循环过程中，SEI不断增长并消耗电解液，从而导致容量衰减加速。

SEI膜增加了界面处的锂离子传输阻力并降低了整个系统的动力学。

SEI膜是如何形成的？ SEI膜是在电池的第一次充放电过程中形成的。

锂离子与溶剂（EC/DMC）、微量水、HF等在石墨表面形成钝化膜。

一层包含聚合物和无机材料。

多孔的盐层。

下面三张图清楚地表明了SEI的位置。

（图3）SEI是一种非常复杂的物质，由无机成分（通常是盐降解产物）和有机成分（通常是溶剂的部分或完全还原产物）组成。

通常，SEI膜的厚度范围从几埃到几百埃。

由于 SEI 的一部分位于电解质中，因此很难定义 SEI 的厚度。

然而，通过离子阻抗技术，我们可以粗略地确定活性材料和电解质之间的平均SEI厚度。

关于这些有机/无机成分的组成和作用，文献中提出了各种模型，包括SEI/PEI/SPI/CSL等。

不同的模型对电化学模拟提出了不同的简化原则，被视为不同的R/C电路在电化学等效电路中。

详细内容请参考相关电化学书籍和文献。

（好吧，其实我也看不懂）在形成过程中，发生了以下反应，生成了LiCO3和(CH2OCO2Li)2等无机/有机沉淀物，以及H2和C2H4等气体分子。

下表列出了一些常见成分。

对于成分的分析，我们主要依靠FITR（红外）和XPS（X射线光电子能谱）分别获得成分和结构信息。

电池在第一次充电和放电时形成。

当充满电解液的电池被激活时，SEI 膜开始形成。

研究发现，在第一次充放电后的几个循环内，SEI膜的生长持续增长。

SEI 的生长受到多种因素的影响，例如电解液的量/成分、充电电压/电流和温度。

电压。

几种典型电压包括2V、1.7V、1V、0.8V等；在一定电流密度下，SEI膜的生长与时间??的平方根呈线性关系。

在深度放电和高温期间，SEI会变厚。

当前的。

在低电流密度下，首先形成Li2CO3，而ROCOOLi则延迟到电极放电结束；在高电流密度下，薄膜中不会出现ROCOOLi，薄膜中只含有Li2CO3，这使得薄膜的电阻更小，电容更大。

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温度。

-20℃下生产的SEI膜具有最佳的循环性能。

这是因为在低温下形成的SEI膜致密、稳定且阻抗低。

安德森认为，在高温条件下，原有的SEI膜会受到严重破坏，并会在原有的膜上形成新的宏观层。

宏观膜不能像SEI膜那样覆盖碳颗粒的整个表面。

，结构也不完整，因此稳定性变差。

在高温条件下，原膜发生结构改造，膜的溶解和再沉积使新膜具有多孔结构，使电解质与电极进一步接触并继续还原。

目前锂离子电池厂家普遍采用化成后在30~60度之间保持保温老化，以提高电池的循环性能，优化电池的储存性能。

这是基于 SEI 膜在较高温度下的结构重组。

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化成和老化过程对于电池寿命至关重要。

下表是J. Power Source列出的电池老化原理及性能影响。

在薄膜生长过程中，无效的 SEI 层会捕获溶剂化的锂源，并可能导致金属锂簇的生长。

在不断发展的SEI中，捕获的溶剂化锂离子与电解质发生反应，增加了表面积累的还原产物的浓度[9]，并显着增加了电荷转移电阻[10]。

石墨表面还原产物的积累减小了SEI层的孔径，导致Li+嵌入/脱嵌动力学减慢。

在整个循环过程中，SEI膜在不断变化，大致如下图： 改性SEI膜 SEI膜的形成主要受石墨和电解液（溶剂、锂盐）的影响，也从这三个方面进行改进。

一般情况总结如下。

如果对于不同的石墨材料（人造石墨、MCMB、中间相微球）和电解液添加剂有更多的拓展，我们将不再进一步拓展。

关于SEI电影的八卦。

SEI 只存在于石墨阳极上吗？对于下一代负极材料硅负极，在第一次充放电过程中也会形成SEI膜。

然而，由于硅负极嵌入锂后体积变化较大，内部硅材料会破裂并形成许多新的表面。

当这些新表面与电解质接触时，会形成SEI膜，消耗Li+，导致第一效应非常低。

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SEI仅存在于阳极上吗？ “在经过不同有机电解液浸泡后的LiNixCo1-xO2表面层上，发现正极的钝化膜比较薄，只有1~2nm。

与负极的SEI膜类似，Li2CO3和LiF钝化膜中也存在ROCOOLi，与负极SEI膜一样，其成分很大程度上取决于电解质的类型：当使用LiClO4时，生成LiCl；当使用LiPF6、LiBF4和LiSO3CF3时，生成LiF和LixPOyFz； Striebel[56]等人研究了LiMn2O4循环过程，发现由于正极材料的电位较高，有机电解质的还原产物非常不稳定，而无机产物如LiF。

可以稳定存在并成为SEI膜的主要成分”似乎是这样的。

理想的 SEI 膜是什么样的？翻译自文献“理想的SEI应该具有最小的电子电阻和最大的离子电阻。

SEI形成的动力学应该尽可能快，这有利于Li+的嵌入。

换句话说，SEI的形成电压应该为比Li+的插入电压略高（比...为正）。

理想的SEI膜应具有均匀的形貌和成分，它应包含像Li2CO3这样的稳定??沉淀物。

理想的SEI膜应与碳具有良好的结合。

层并具有弹性，这用于对抗不断变化的电化学环境和膨胀的活性材料。