在锂离子化成工序中是如何影响SEI膜的？.docx

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1、在锂离子化成工序中，是如何影响SEl膜的?目录1.序言1?化成对SEI膜的影响2?电流2?温度21.序言锂离子电池生产中的化成工序，主要是指对注液后的电芯进行首次充电的 过程，有时也被称为预化成或预充。化成是电池的初始化过程，除了激活电池 中的活性物质外，它还涉及将Li+首次插入负极石墨层中。在这个过程中，电解 液溶剂、电解质以及杂质在负极活性物质表面发生还原反应，形成一层固体电 解质界面膜（SEl膜）。SEl膜的结构将直接影响电池的循环寿命和稳定性等性 能。（关于SEl膜，可以参考之前的推送，了解更多详情：锂电-锂离子电池中 为什么会生成SEl膜？ SEl膜生成的具体步骤又是怎样的？ SEl

2、膜的结构是什么 样的？）在化成过程中，电极材料、电解液以及化成工艺（包括电流、温度、湿度、 压力、截止电压等）都会对SEl膜的组成和结构产生影响。本文主要侧重于探 讨化成过程中电流和温度对SEI膜的影响。这些因素的调节将有助于优化SEI 膜的形成，提高电池的性能与稳定性。因此，在锂离子电池的生产过程中，化成工序的精确控制和优化是非常重 要的。通过调整化成过程中的电流和温度等参数，可以达到更好的SEI膜形成 效果，从而提升电池的品质和性能。不仅如此，其他因素如湿度、压力和截止 电压等也应在化成工艺中加以考虑，以确保电池能够达到预期的性能和安全要 求。持续研究和探索化成工艺对SEI膜形成的影响，将

3、为锂离子电池的进一步 优化和发展提供重要的指导和支持。通过改进化成过程，我们有望改善电池的 循环寿命、稳定性和安全性，进一步推动锂离子电池技术的进步和应用。化成对SEI膜的影响电流形成SEI膜的反应类型可以分为单电子反应和双电子反应。当通过小电流进行预充时，更容易发生单电子反应。以EC为例，反应如下 图所示。EC+十一EC(阴离子基)2EC-CH2=CH2 +CH2 (OCO2 厂 CH2(OCO2)-户深CH2(OC()2)-CH2(OC()2)-+2LiCH2(OC()21J)CH2OC)单电子反应是指只需要一个电子参与即可发生的反应。在这种情况下，更 容易生成有机锂盐组分，从而形成更致密

4、的SEl膜。由于反应不可逆性较小， 所生成的SEI膜厚度较薄，但相应的电阻较大。而当采用大电流进行预充时，更容易发生双电子反应，即需要两个电子同 时参与才能发生反应。EC+2e-CH2=CH2 f +2LiLi2C()3(s)EC+2e- +2Li一(CH2CH2OCO2)Li2瑞途股份这种情况下易生成无机锂盐组分的SEl膜。由于形核速度较快，无机盐组 分会杂乱堆积，导致生成的SEl膜结构更为疏松，不牢固地附着在颗粒表面， 因此厚度更大。由于SEl膜结构较疏松，可以允许更多电解液的浸润，因此大 电流下形成的SEI膜具有较高的离子导电率。在实际的锂电生产中，考虑到成膜质量、能耗和产能等因素，多采

5、用先小 电流后大电流的阶梯化成制度。这种制度可以平衡SEI膜的质量和成膜效率， 以达到既能形成良好SEI膜结构又能提高生产效率的目的。温度SEl膜的形成伴随着两个过程，即SEI膜的生长和溶解。以下是对于温度对 SEI膜形成的影响的进一步解释：1)高温下，已形成的SEl膜的溶解速度加快，而生成速度对温度的敏感性 较小。这意味着在高温环境下，SEI膜的溶解速率相对较高，而生成速率相对较 低。因此，高温下形成的SEl膜结构往往比较疏松，不牢固地附着在电极表面。 由于结构疏松，电解液更容易渗透到SEl膜内部，导致电解液中的电解质和溶 剂渗透到电极内部，从而减弱了膜的保护作用。2）相反地，温度过低会导致

6、极化过大的问题。在低温环境下，电极的活性 物质反应速率变慢，电离程度下降，从而导致电池极化增加。这时，在电极表 面容易出现析锂的现象，即锂金属在负极表面生成。析锂现象不仅会导致电池 性能下降，还可能引发安全问题。因此，在锂离子电池生产过程中，需要在温度方面进行精确控制和优化。 适当的温度条件既要保证SEI膜能够形成良好的结构和保护作用，又要防止过 高或过低温度引发问题。具体的温度控制参数会根据不同的电池体系和应用需 求而有所不同，需要通过实验和验证来确定最佳的温度条件。综上所述，温度是SEI膜形成的一个重要因素。恰当的温度控制可以在一 定程度上优化SEI膜的形成和稳定性，以提高锂离子电池的性能和安全性能。