SEI膜,是指在鋰離子電池充放電迴圈過程中,鋰電極與電解液在固液相介面上發生反應,所形成的納米級“固態電解質介面膜”(solid electrolyte interface)。其能夠確保鋰電極材料在許多極性非質子溶劑體系中有較為明顯的穩定性,阻止鋰電極和電解液的進一步反應,在一定程度上能增強電池的安全性。除此之外,SEI膜的形成還對鋰電極的迴圈壽命、充放電速度、功率密度等電化學性能有重要的影響。
1、由金屬鋰和電解液組分之間的反應造成的腐蝕程度是由SEI膜鈍化性能決定的。
2、鋰的溶解-沉積過程必須通過SEI膜發生,且鋰離子通過SEI膜的遷移是該過程的速率控制步驟,決定了速率的均勻性,如SEI膜的結構和組成越均勻,鋰的沉積過程均勻性越好,得以能避免大部分的金屬鋰被腐蝕,使鋰電極可獲得更高的迴圈效率。
3、在溶解和沉積過程中,由於由離子組分組成的SEI膜很難適應該過程鋰表面形態的變化,因此鈍化膜很容易發生破裂,導致“裸鋰”現象,以及電極與電解液的發生副反應。所以,當鋰和電解液組分不斷被消耗時,鋰電極迴圈性能將逐漸衰減。
4、SEI膜的破裂會形成一些高活性位元,從而加速這些部位鋰的沉積和溶解速度,導致鋰電極表面電流分配的不均勻性,產生安全問題。這就是金屬鋰蓄電池商品化應用遭到失敗的主要原因。