非原位制備 SEI 膜
在金屬鋰表面非原位人工制備一層SEI膜,隔離鋰電池負(fù)極與電解液直接接觸發(fā)生反應(yīng),有效預(yù)防了鋰負(fù)極被腐蝕,抑制了鋰枝晶的生長和某些副反應(yīng)的產(chǎn)生。人工非原位制備SEI膜方法簡單且效果明顯,科研者們已在這方面投入大量的研究工作,研究出了各種各樣的人工制造薄膜,例如聚乙炔、四乙氧基硅烷、LiPON、SiO2、Li3N、中空碳球等。按照成膜材質(zhì)主要分為無機物類、有機物類和混合物類。
3.2.1 無機物類
無機物類薄膜通常都具有較高的機械強度和較好的化學(xué)穩(wěn)定性,能隔絕鋰與電解液過多的接觸而發(fā)生副反應(yīng)。Fan等通過磁控濺射法在鋰負(fù)極表面生成了一層富含LiF的薄膜,這層薄膜電子絕緣較佳、具有穩(wěn)定的化學(xué)成分、厚度可調(diào)、高鋰擴散系數(shù)和高機械強度,可有效抑制鋰枝晶的生長,方法簡 單,易于推廣。
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3.2.2 有機物類
有機物類薄膜通常具有較多的極性官能團鍵,具有很好的親鋰性能,同時也具有較佳的電子絕緣性和柔韌性。Chang等在鋰負(fù)極表面覆蓋了一層Kimwipe紙(KWs)來抑制鋰枝晶生長,有效提高鋰負(fù)極的可逆性。KWs是常見的實驗室用品,是由直接從植物中提取的3D結(jié)構(gòu)的纖維素纖維構(gòu)成,這種纖維可提供豐富極性官能團來吸附鋰離子,同時具備優(yōu)異的潤濕性和阻礙鋰離子在突起周圍聚集,鋰離子被均勻分布在鋰負(fù)極表面。
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3.2.3 混合物類
混合物類薄膜能同時結(jié)合無機物類薄膜和有機物類薄膜的優(yōu)良性能。Liu等提出一種用丁苯橡膠粘附Cu3N納米顆粒(Cu3N+SBR)形成的膜,具有較強的機械強度、較好的柔韌性和鋰離子的導(dǎo)通性能。相比無機材料的SEI膜,這種無機和有機混合材料組成的SEI膜在鋰嵌入和脫出的過程中具備更佳 的柔韌性。
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