鋰離子電池SEI膜形成機制

1.在一定的負極電位下，到達電極/電解液相界面的鋰離子與電解液中的溶劑分子、鋰鹽陰離子、添加劑，甚至是雜質分子，在電極/電解液相界面發生不可逆反應。
2.不可逆反應主要發生在電池首次充電過程中。
3.電極表面完全被SEI膜覆蓋后，不可逆反應即停止
4.一旦形成穩定的SEI膜，充放電過程可多次循環進行
5.在電池首次充電過程中，碳負極表面先于Li+插層建立完善、致密、Li+可導的SEI膜
雙電子反應：
PC/EC+2e→丙烯/乙烯+CO?2ˉ
CO?2ˉ+ Li﹢→Li?CO?單電子反應形成烷基碳酸鋰：
PC/EC + e → PC﹣/EC﹣自由基
2PC/EC﹣自由基 + 2Li﹢ →丙烯/乙烯+烷氧基碳酸鋰
烷氧基碳酸鋰+H?O → Li?CO?+CO? +（CH?OH）?

有關SEI膜的導Li+機理目前有兩種假設：
1.液相中的Lit到達SEI膜界面，借助SEI膜鋰鹽組分發生陽離子互換傳遞；
2.液相中的Li+去溶劑化后直接穿越SEI膜微孔向電極本體遷移
SEI膜的形成是碳負極與電解液相互作用的結果，其穩定性取決于電極和電解液的性質
1.電極界面性質對SEI膜的穩定性影響
2.電解液組成對SEI膜穩定性的影響
3.電解液中雜質的影響
4.溫度的影響
5.電流密度的影響

SEI膜不是簡單的沉積覆蓋在電極表面，膜組分與電極界面的原子或原子團有結構上的聯系，這是實現SEI膜組分穩定性的必要保證碳負極經過微弱的氧化后形成的不規整界面上帶有少量的-OH、-COOH等酸性基團，在電極過程中易于轉變為-OLi或羧基鋰鹽的基團，這樣就能夠穩定的存在于電極/電解液界面上。氧化的石墨在EC、EMC等電解液中能夠迅速形成穩定的SEI膜，從而減少電極的不可逆損失。

電解液的組成在很大程度上決定了SEI膜的化學組成。化學組成不同，膜的結構和性質必然不同，因此電解液的組成是影響SEI膜性質的關鍵。
一般認為，高溫條件會使SEI膜的穩定性下降和電極循環性能變差。這是因為高溫條件加速SEI膜的溶解和溶劑分子的共嵌入，而低溫條件下形成的SEI膜致密、穩定且阻抗較低，但是低溫條件下形成的SEI膜遇到高溫時容易分解。

由于各種離子的擴散速度不同和離子遷移數不同，碳負極表面的電解液組分還原分解實際上是多種反應競爭的結果，所以在不同的電流密度下進行電化學反應主體形式不同，導致膜的組成不同。研究表明，電流密度對膜的厚度影響不大，但是對膜的組成可以顯著改變。