锂离子电池-化成原理及SEI膜的形成
锂离子电池化成原理及SEI膜的形成
为什么要化成?
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高速免费12点前上高速怎么算电池制造后，通过一定的充放电方式将其内部正负极物质激活，改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程称为化成.
什么是化成?
锂电芯的化成是电池的初使化，使电芯的活性物质激活，即是一个能量转换的过程.
锂电芯的化成是一个非常复杂的过程，同时也是影响电池性能很重要的一道工序，由于在
如果 金泰妍Li+第一次充电时,Li+第一次插入到石墨中，会在电池内发生电化学反响，在电池首次充电过程中不可防止地要在碳负极与电解液的相界面上、形成覆盖在碳电极外表的钝化薄层，人们称之为固体电解质相界面或称SEI膜(SOLIDELECTROLYTEINTERFACE).
SEI膜的形成一方面消耗了电池中有限的锂离子，这就需要使用更多的含锂正极极料来补偿初次充电过程中的锂消耗；另一方面也增加了电极/电解液界面的电阻造成一定的电压滞后.
化成原理
SEI膜形成机制
⑴在一定的负极电位下，电极/电解液相界面的锂离子与电解液中的溶剂分子等发生不可逆反响；
⑵不可逆反响主要发生在电池首次充电过程中；
⑶电极外表完全被SEI膜覆盖后，不可逆反响即停止；
⑷一旦形成稳定的SEI膜，充放电过程可屡次循环进行
SEI膜组成成分
正极确实也有层膜形成，只是现阶段认为其对电池的影响要远远小丁负极外表的SEI膜，因此本文着重讨论负极外表的SEI膜(以下所出现SEI膜未加说明那么均指在负极形成的).
负极材料石墨与电解液界面上通过界面反响能生成SEI膜，多种分析方法也证实SEI膜确实存在，厚度约为100〜120nm，其组成主要有各种无机成分如Li2CO3、LiF、Li2O、LiOH等和各种有机成分如ROCO2Li、ROLi、(ROCO2Li)2等.
烷基碳酸锂和Li2CO3均为3.5V前形成SEI膜的主要成分，烷基碳酸锂和烷氧基锂为3.5V 后形成SEI膜的主要成分.
化成气体产生与电压关系
化成过程中其产气总量丁电压3.0V处最大，而当化成电压大丁3.5V后，那么产生的气体就迅速减少.化成电压小丁2.5V时，产生的气体主要为H2和CO2等；随着化成电压的升高，在3.0V~3.8V的范围内，气体的组成主要是C2H4，超出3.8V以后,C2H4含量显著下降，此时产生的气体成分主要为C2H6和CH4.其中,3.0V~3.5V之间为SEI层的主要形成电压区间.而在这一电压区间，产生的气体组分主要为C2H4.因此可以认为，这时SEI层的形成机理主要是电解液溶剂中EC的复原分解.
化成产生气体分类
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化成产生气体成分比拟
化成产生气体的原因及机理
当电池电解液采用1mol/LLiPF6-EC~DMC~EMC〔三者体积比1:1:1〕化成电压小丁2.5V 下产生的气体主要为H2和CO2等；化成电压为2.5V时，电解液中的EC开始分解，电压3.0~3.5V的范围内，由丁EC的复原分解产生的气体主要为C2H4；而当电压大丁3.0V时，由丁电解液中DMC和EMC的分解，除了产生C2H4气外,CH4,C2H6等烷轻类气体也开始出现；电压高丁3.8V后,DMC和EMC的还原分解成为主反响.此外，当化成电压处3.0~3.5V 之间，化成过程中产生的气体量最大；电压大丁3.5V后，由丁
电池负极外表的SEI层已根本形成，因此，电解液溶剂的复原分解反响受抑制，产生的气体的数量也随之迅速下降.
电解液中主要的有机溶剂结构
EC为碳酸乙烯酯；PC为碳酸丙烯酯；DEC为二乙基碳酸酯；DMC为二甲基碳酸酯；DME为二甲氧基乙烷；DOL为二氧戊烷；MEC为甲基乙基碳酸酯
正极反响：
LiCoO2=Li1-xCoO2+xLi++xe- 负极反响：
6C+xLi++xe-=LixC6
电池总反响：
LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6 电压低丁2.5V时
H2O+e>OH-+1/2H2(g)
OH-+Li+tLiOH(s)
LiOH+Li++etLiO(s)+1/2H2(g) LiPF6tLiF+PF5
PF5+H282HF+PF3O
LiCO3+2H—LiF+H2CO3
EC+AEC'(EC自由基)
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2EC'+2Li+tCH2=CH2(g)+(CH2OCO2Li)2(s) EC+2ACH2=CH2(g)+CO32-
CO32-+2Li+tLi2CO3
EC+2Li++2eTCH3OLi(s)+CO(g)
DMC+e+LiiCH3OCO2Li(s)+CH3'
DMC+e+Li—CH3OLi(s)+CH3OCO2
CH3OCO2+CH尚CH3OCO2CH3
EMC+e+LiiCH3OCO2Li(s)+C2H5'朋友圈关于端午节的留言7字
CH3'+1/2H2tCH4
C2H5'+1/2H2tC2H6

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