锂离子电池炭负极/电解液相界面上的复杂还原反应

来源:钜大LARGE    2011-06-01 11:13:00    点击量:0

与电化学还原相比,在锂离子电池炭负极/电解液相界面上的化学还原反应较弱。当然,化学还原进行的程度与首先炭负极的锂化程度有关,当负极电位低于Li+的嵌层电位,大量Li+开始插层而电极界面SEI膜还没有十分有效地建立时,化学还原与电极表面膜的重整有关。其次钝化层覆盖电极表面的程度、电极比表面积以及电极中溶剂分子嵌入量都与化学还原进行的程度有关。
由于电解液在电极表面的还原反应十分复杂,上述反应不能代表全部电极界面反应形式。FTIR研究证实了炭负极表面多种溶剂还原产物的存在,电解液的高效液相色谱也已经证实了电解液中相应产物醇、烯等的存在。此外,基于碳酸酯的电解液在电极首次充电过程中往往伴随多种气体还原产物,如COz、CO、Hz、CHzCHz和CH3CH2CH2,这些气体产物不是SEI膜成分,但溶剂嵌入石墨层间时是造成电极结构层离的重要原因。已知的许多碳酸酯基电解液(EC、DMC、EMC等)都存在与上述类似的反应形式。另外,还有许多伴随的溶剂分解反应以及溶剂分子在电极界面还原过程中引发的聚合反应,如石墨负极在PC基电解液中电极界面聚氧化丙烯P(PO)x的生成。