SEI膜的結構

前人對SEI膜結構和組成進行了廣泛的研究，現(xiàn)在人們普遍接受的鋰電極表面的鈍化膜模型為：

(1)內部由低氧化態(tài)的無機鹽組成的致密部分;

(2)外部由有機層組成的多孔部分。用x射線光電子光譜法(XPS)對鋰電極在烷基碳酸酯基電解液中形成的SEI

膜深度剖析表明，SEI膜為一具有馬賽克狀的多層結構，越接近鋰表面的鈍化層，SEI膜組分的氧化態(tài)就越低。對在LiAsF6基二甲基碳酸酯(DMC)、干燥的碳酸已烯酯-碳酸二烯酯(EC-DEC)和濕C-DEC等電解液中，新鮮制備的鋰電極表面的分析表明，越接近Li表面，SEI膜含有的低氧化態(tài)無機組分就越多。靠近鋰電極表面的SEI膜主要由一些低氧化態(tài)的無機鹽如Li20、Li3N、Lix《代表F、C1等)組成，SEI膜的外部則主要由一些高氧化態(tài)的組分如ROLi、ROCO2Li、LiH、LixIMFz等組成。原子力顯微鏡(AFM)研究結果顯示，鋰表面的納米結構由晶粒間界、隆起線和平坦區(qū)域組成，晶粒間界主要由Li2C03、Li20以及電解液的還原產物如LiC1等組成，它的結構中存在很多位錯和缺陷。鋰沉積過程中形態(tài)的改變主要是由于鋰離子大量通過晶粒間界和隆起線擴散造成的。因此，晶粒間界和隆起線在控制鋰沉積形態(tài)，如枝晶的生成中有著重要作用。掃描電子顯微鏡法(SEM)和傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)研究結果顯示，鋰幾乎在所有的非水碳酸酯電解液中的電沉積都是枝晶的，在鋰枝晶上形成的S亞I膜外層主要由Li0C02R、Li2C03、LioH以及內層Li20組成。當電解液中含有少量田時，具有半球狀的鋰上的電沉積是非常光滑的。這些光滑的鋰表面被一層非常薄的(2~5rm)由LiF/Li20層組成的表面膜所覆蓋，而且表面膜的組成與含有HF的碳酸酯溶劑的類型無關，鋰表面SEI膜的組成對少量F的存在非常敏感，這可能是因為在電解液中LiF是一種非常穩(wěn)定的產物。