SEI膜的結構

前人對SEI膜結構和組成進行了廣泛的研究，現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，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是一種非常穩定的產物。