固体电解质界面膜对于热失控的影响

锂离子电池目前已成为笔记本电脑和手持系统能量来源（电源）的首选。

随着CPU，显示器和DVD驱动器对电源功率的需求持续增长，高能量密度的电池组也不断发展，同时，大批量制造工艺保证了高能量密度电池组有一个合理的价格水平。

热失控是锂离子电池使用中为严重的安全事故，热失控往往是由于锂离子电池在发生了挤压变形、穿刺或者高温炙烤等导致隔膜被破坏引发正负极短路，或者由于电池外部短路，导致锂离子电池内部短时间内积累了大量热量。

引发正负极活性物质和电解液等发生分解，导致锂离子电池起火和爆炸，严重威胁使用者的生命和财产安全。

因此在锂离子电池安全测试中一般都会要求锂离子电池通过过充，过放，短路和挤压，针刺等实验，但是随着动力电池能量密度和电池容量的不断提升，电池通过针刺实验变得越来越困难。

因此在工信部发布的电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求中规定针刺实验暂不执行，但是新版的要求只是对针刺实验暂不执行，后续是否会恢复还未可知。

1、SEI膜的定义

SEI膜，全称solidelectrolyteinterface，固体电解质界面(膜)，顾名思义，他就是具有固体电解质性质的钝化膜层。最早由以色列耶路撒冷希伯来大学教授E Peled详细研究并命名。

2、SEI膜的形成

SEI膜形成于电池的首次充放电过程中，锂离子与溶剂(EC/DMC)、痕量水、HF等在石墨表面形成的一层钝化膜，一层包含高分子与无机盐的多空层。下面三张图比较清晰的标明了SEI所处的位置。

3、SEI膜的作用

SEI 膜的形成对电极材料的性能产生至关重要的影响。一方面，SEI 膜的形成消耗了部分锂离子，使得首次充放电不可逆容量增加，降低了电极材料的充放电效率

另一方面，SEI 膜具有有机溶剂不溶性，在有机电解质溶液中能稳定存在，并且溶剂分子不能通过该层钝化膜，从而能有效防止溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏，因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命。

因此，深入研究SEI膜的形成机理、组成结构、稳定性及其影响因素，并进一步寻找改善SEI 膜性能的有效途径，一直都是世界电化学界研究的热点。

扩展资料：

SEI是Li+的优良导体，能够让锂离子在其中进行传输，进入到石墨表面，进行脱嵌锂工作。同时又是良好的电子绝缘体，能够有效的降低内部的短路概率，改善自放电。更为重要的是，这玩意儿能有效效防止溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏,因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命。

参考资料：

是一种低介电高导热界面膜。该低介电高导热界面膜按照重量份包括有机聚合物、氮化硼粉、二氧化硅、粘结剂、增强剂、分散剂、聚乙烯蜡和乙醇；通过混合上述原料，经过涂布、热压成型及模切制得低介电高导热界面膜，使得制备的低介电高导热界面膜密度高，且具有较好的导热性能、曲扰性和耐折性以及较低的介电常数。

水乳剂和悬浮剂的主要区别在于它们的组成成分不同。

悬浮剂是一种流动剂，国际代号为SC，它是指将固体或液体微粒悬浮于液体介质中形成的一种液体或半固体混合物。其主要成分是悬浮剂剂，可以将药物或化妆品细粉粉末等细小颗粒体悬浮在水中形成一定的浓度。

而水乳剂是指将两种不相溶的液体通过乳化剂等物质混合在一起形成的一种制剂。其主要成分分为水溶性和油溶性两部分，一般水乳剂的制备中需要加入一些乳化剂、稳定剂等助剂，以保证制剂的稳定性和质量。

在存放和使用过程中，悬浮剂中的颗粒体很容易沉淀，需要注意摇匀之后再使用，否则对剂量表的准确性和疗效会产生影响。而水乳剂则比较稳定，不容易分层和沉淀，所以在使用时也比较方便。

综上所述，水乳剂和悬浮剂的主要区别在于它们的组成成分、稳定性以及应用领域。

在液态锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层，具有固体电解质的特征，这层钝化膜被称为固体电解质界面膜简称SEI膜。

SEI膜的形成过程，即电化学反应过程。在电压达到一定值时，在负极表面会发生一系列的物理化学变化。在实际生产中，主要是电池化成这一步形成膜的。

扩展资料

锂枝晶生长是影响锂离子电池安全性和稳定性的根本问题之一。锂枝晶的生长会导致锂离子电池在循环过程中电极和电解液界面的不稳定，破坏生成的固体电解质界面（SEI）膜，锂枝晶在生长过程中会不断消耗电解液并导致金属锂的不可逆沉积，形成死锂造成低库伦效率。

锂枝晶的形成甚至还会刺穿隔膜导致锂离子电池内部短接，造成电池的热失控引发燃烧爆炸。关于锂枝晶的生长机理在学术界还存在争论。由于锂离子电池怕水怕氧，常用的表征SEI的技术手段非常有限。

利用各种电镜技术在纳米尺度理解锂枝晶生长的演化过程对解决这一问题至关重要。常规的透射电镜由于高能粒子的照射，容易引起SEI及电极结构的破坏。

虽然低温冷冻电镜能够解决这一问题，但是由于使用条件的限制，在实验中无法使用常温电解液，也无法实现原位观察。

有学者在前期利用原位电化学原子力显微镜（EC-AFM）对锂离子电池多种负极材料SEI膜成膜机理进行深入研究的基础上，利用SEI膜成膜电位比金属锂沉积电位更正的特点，设计了两步法研究锂枝晶的实时原位观察实验。

研究者可通过利用EC-AFM实时研究以碳酸乙烯酯（EC）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）为基础电解液的SEI膜的生长过程，并在此基础上进行原位锂枝晶的生长观察。

通过对这两种电解液所形成的SEI膜的杨氏模量、CV图谱及EIS阻抗谱分析，结合XPS光谱分析，研究者发现FEC电解液所形成的SEI膜中含有较多的LiF无机盐，由于LiF具有较好的硬度和稳定性，使得SEI膜具有较高强度，能够有效抑制锂枝晶生长。

参考资料

-界面特性

-氟代碳酸乙烯酯

-锂枝晶