..鋰離子化成原理及SEI膜的形成為什么要化成？電池制造后，通過一定的充放電方式將其部正負極物質(zhì)激活，改善電池的充放電性能及自放電、儲存等綜合性能的過程稱為化成。什么是化成？鋰電芯的化成是電池的初使化,使電芯的活性物質(zhì)激活，即是一個能量轉(zhuǎn)換的過程。鋰電芯的化成是一個非常復雜的過程，同時也是影響電池性能很重要的一道工序，因為在Li+第一次充電時，Li+第一次插入到石墨中，會在電池發(fā)生電化學反響,在電池首次充電過程中不可防止地要在碳負極與電解液的相界面上、形成覆蓋在碳電極外表的鈍化薄層，人們稱之為固體電解質(zhì)相界面或稱SEI膜(SOLIDELECTROLYTEINTERFACE〕。SEI膜的形成一方面消耗了電池中有限的鋰離子，這就需要使用更多的含鋰正極極料來補償初次充電過程中的鋰消耗;另一方面也增加了電極/電解液界面的電阻造成一定的電壓滯后?；稍礓囯x子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負極材料那么是特殊分子構(gòu)造的碳，常見的正極材料主要成分為SEI膜形成機制⑴在一定的負極電位下，電極/電解液相界面的鋰離子與電解液中的溶劑分子等發(fā)生不可逆反響；⑵不可逆反響主要發(fā)生在電池首次充電過程中；⑶電極外表完全被SEI膜覆蓋后，不可逆反響即停頓；⑷一旦形成穩(wěn)定的SEI膜，充放電過程可屢次循環(huán)進展SEI膜組成成分正極確實也有層膜形成,只是現(xiàn)階段認為其對電池的影響要遠遠小于負極外表的SEI膜,因此本文著重討論負極外表的SEI膜〔以下所出現(xiàn)SEI膜未加說明那么均指在負極形成的〕。負極材料石墨與電解液界面上通過界面反響能生成SEI膜,多種分析方法也證明SEI膜確實存在,厚度約為100～120nm,其組成主要有各種無機成分如Li2CO3、LiF、Li2O、LiOH等和各種有機成分如ROCO2Li、ROLi、(ROCO2Li)2等。烷基碳酸鋰和Li2CO3均為3.5V前形成SEI膜的主要成分，烷基碳酸鋰和烷氧基鋰為3.5V后形成SEI膜的主要成分?；蓺怏w產(chǎn)生與電壓關(guān)系化成過程中其產(chǎn)氣總量于電壓3.0V處最大,而當化成電壓大于3.5V后,那么產(chǎn)生的氣體就迅速減少.化成電壓小于2.5V時,產(chǎn)生的氣體主要為H2和CO2等;隨著化成電壓的升高,在3.0V~3.8V的圍,氣體的組成主要是C2H4,超出3.8V以后,C2H4含量顯著下降,此時產(chǎn)生的氣體成分主要為C2H6和CH4.其中,3.0V~3.5V之間為SEI層的主要形成電壓區(qū)間.而在這一電壓區(qū)間,產(chǎn)生的氣體組分主要為C2H4.因此可以認為,這時SEI層的形成機理主要是電解液溶劑中EC的復原分解.化成產(chǎn)生氣體分類化成產(chǎn)生氣體的原因及機理當電池電解液采用1mol/LLiPF6-EC~DMC~EMC(三者體積比1：1：1)化成電壓小于2.5V下,產(chǎn)生的氣體主要為H2和CO2等;化成電壓為2.5V時,電解液中的EC開場分解,電壓3.0~3.5V的圍,由于EC的復原分解,產(chǎn)生的氣體主要為C2H4;而當電壓大于3.0V時,由于電解液中DMC和EMC的分解,除了產(chǎn)生C2H4氣外,CH4,C2H6等烷烴類氣體也開場出現(xiàn);電壓高于3.8V后,DMC和EMC的復原分解成為主反響.此外,當化成電壓處3.0~3.5V之間,化成過程中產(chǎn)生的氣體量最大;電壓大于3.5V后,由于電池負極外表的SEI層已根本形成,因此,電解液溶劑的復原分解反響受抑制,產(chǎn)生的氣體的數(shù)量也隨之迅速下降.電解液中主要的有機溶劑構(gòu)造EC為碳酸乙烯酯；PC為碳酸丙烯酯；DEC為二乙基碳酸酯；DMC為二甲基碳酸酯；DME為二甲氧基乙烷；DOL為二氧戊烷；MEC為甲基乙基碳酸酯化成過程中的主要化學反響正極反響：LiCoO2=Li1-xCoO2+xLi++xe-負極反響：6C+xLi++xe-=LixC6電池總反響：LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6電壓低于2.5V時H2O+e→OH-+1/2H2(g)OH-+Li+→LiOH(s)LiOH+Li++e→LiO(s)+1/2H2(g)LiPF6→LiF+PF5PF5+H2O→2HF+PF3OLiCO3+2HF→LiF+H2CO3H2CO3→H2O+CO2(g)SEI層形成過程中的主要反響：EC+e→EC˙(EC自由基〕2EC˙+2Li+→CH2=CH2(g)+(CH2OCO2Li)2(s)EC+2e→CH2=CH2(g)+CO32-CO32-+2Li+→Li2CO3EC+2Li++2e→CH3OLi(s)+CO(g)DMC+e+Li+→CH3OCO2Li(s)+CH3˙DMC+e+Li+→CH3OLi(s)+CH3OCO2CH3OCO2+CH3˙→CH3OCO2CH3EMC+e+Li+→CH3OCO2Li(s)+C2H5˙CH3˙+1/2H2→CH4C2H5˙+1/2H2→C2H6CH3˙+CH3˙→C2H6C2H5˙+CH3˙→C3H8DMC+2Li++2e→CH3OLi(s)+CO(g)SEI膜形成中的主要化學現(xiàn)象在電池化成的過程中不僅僅是電能與化學能的轉(zhuǎn)換，同時也伴隨著熱能的轉(zhuǎn)化