Los pasos del proceso de formación de baterías de iones de litio.

El proceso de formación de la membrana SEI durante la formación de baterías de iones de litio incluye los siguientes cuatro pasos:

Paso 1: Los electrones se transmiten internamente desde las partículas colector-conductor-grafito al punto A para formar la membrana SEI;

Paso 2: Los iones de litio solvente se esparcen desde el polo positivo hasta el punto B en la superficie de la membrana SEI emergente bajo el recubrimiento del solvente;

Paso 3: Los electrones en el punto A se propagan al punto B a través del efecto de túnel electrónico;

Paso 4: Los electrones que pasan al punto B reaccionan con sales de litio, iones de litio solubles y agentes formadores de película, y continúan formando una membrana SEI en la superficie de la membrana SEI original, lo que da como resultado un aumento en el grosor del SEI. membrana en la superficie de la partícula de grafito, formando finalmente una membrana SEI completa.

Puede verse que el proceso de reacción global formado por SEI puede describirse específicamente mediante las cuatro reacciones paso a paso anteriores. Los cuatro procesos de reacción paso a paso determinan el proceso de formación de la membrana de toda la membrana SEI.

Paso 1: Los electrones se transmiten internamente desde las partículas colector-conductor-grafito al punto A para formar la membrana SEI.

El número de electrones que llegan al punto A vendrá determinado por la uniformidad de la corriente y la corriente utilizada en la conversión entre los polos positivo y negativo: cuanto mayor sea la corriente química, mayor será la corriente que pasa por el punto del electrodo a; Cuando las placas de los electrodos positivo y negativo son desiguales, el punto cercano (a) tiene una corriente mayor; Cuando la corriente en el punto a del electrodo aumenta, la corriente que pasa por las partículas de la sustancia activa en el punto a será mayor, es decir, el número de electrones que llegan al punto A aumentará por unidad de tiempo. Por lo tanto, la reacción de la membrana en el punto A cambiará (como se mencionó en el artículo anterior: es decir, una gran cantidad de electrones se concentran en la superficie de las partículas de grafito, y es más fácil reaccionar con el agente formador de película y el ión de litio en un proceso de reacción de doble electrón).

Paso 2: Los iones de litio solvente se extienden desde el electrodo positivo hasta el punto B en la superficie de la membrana SEI emergente bajo la encapsulación del solvente: cuando la composición del electrolito no cambia, la temperatura aumenta y la viscosidad del electrolito disminuye. Agente formador de membrana, se reducirá la resistencia a la transmisión de iones de litio disolvente en el electrolito; Al mismo tiempo, cuando la temperatura aumenta, la conductividad del electrolito aumentará (como se muestra en la figura siguiente, la viscosidad y conductividad de un determinado electrolito a diferentes temperaturas), y el proceso anterior provocará la unidad de tiempo, Más película Los agentes formadores y los disolventes de iones de litio alcanzan el punto B en la superficie de las partículas de la sustancia activa, lo que afecta el proceso de reacción de la membrana del punto B (como se mencionó en el artículo anterior: es decir, relativamente pocos electrones (debido al agente formador de película en esta vez, los iones de litio solventes están más concentrados en la superficie de las partículas de grafito, es más fácil reaccionar con los agentes formadores de membranas e iones de litio en un proceso de reacción de un solo electrón)

Paso 3: Los electrones en el punto A se propagan al punto B a través del efecto de túnel electrónico; La velocidad de este proceso debe estar relacionada con la estructura y composición de la membrana SEI que se ha formado: cuanto más densa es la membrana SEI y mayor es la proporción de componentes orgánicos, más fuerte es el efecto de bloqueo de electrones y mayor es la resistencia de electrones a través de la misma distancia. El grosor de la membrana SEI formada en este momento será menor, y cuanto menor sea la cantidad total de reacción irreversible, mayor será la eficiencia inicial de la batería.

Paso 4: Los electrones que pasan al punto B reaccionan con sales de litio, iones de litio solubles y agentes formadores de película, y continúan formando una membrana SEI en la superficie de la membrana SEI original, lo que da como resultado un aumento en el grosor del SEI. membrana en la superficie de la partícula de grafito, formando finalmente una membrana SEI completa. El proceso secundario es una colisión libre y un proceso de reacción combinado. Cuanto mayor es la temperatura, más rápido es el movimiento molecular, mayor es la probabilidad de colisión, mayor es la velocidad de reacción y menor es la resistencia del paso.

En este artículo, se describen en detalle los efectos de varios parámetros del proceso sobre el proceso de formación química y la formación de membranas SEI.

1. El tamaño de la corriente y la uniformidad de la distribución de la corriente en la hoja del electrodo afectarán los componentes específicos de la membrana SEI;

2. La temperatura afectará la estructura y composición de la membrana SEI.

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