锂电池中的SEI膜是什么？

液态锂离子电池在首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液界面发生反应，形成覆盖在电极材料表面的钝化层。该钝化层是界面层，具有固体电解质的特性。这种钝化膜简称SEI膜，称为固体电解质界面膜。

SEI膜的形成过程是电化学反应过程。当电压达到一定值时，负极表面会发生一系列的物理化学变化。在实际生产中，该步骤主要通过电池化成来成膜。

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锂枝晶生长是影响锂离子电池安全性和稳定性的根本问题之一。在锂离子电池循环过程中，锂枝晶的生长会导致电极和电解质之间的界面不稳定，并破坏由此形成的固体电解质界面(SEI)膜。在锂枝晶的生长过程中，电解质会不断被消耗，导致金属锂不可逆的沉积，形成死锂，库仑效率低。

锂枝晶的形成甚至会刺破隔膜，导致锂离子电池内部短路，进而导致电池热失控，导致燃烧爆炸。锂枝晶的生长机制在学术界仍有争议。由于锂离子电池怕水怕氧，常用的表征SEI的技术手段非常有限。

利用各种电子显微镜技术来解决这一问题，对于理解纳米尺度下锂枝晶生长的演化过程非常重要。常规透射电子显微镜由于高能粒子的照射，容易造成SEI和电极结构的破坏。

虽然冷冻电镜可以解决这个问题，但由于使用条件的限制，实验中无法使用常温电解液，也无法实现原位观察。

在前期原位电化学原子力显微镜(EC-AFM)的基础上，有学者深入研究了锂离子电池各种负极材料的成膜机理，利用SEI膜成膜电位比金属锂沉积电位更准确的特点，设计了两步实时原位观察实验来研究锂枝晶。

研究人员可以利用EC-AFM实时研究基于碳酸乙烯酯(EC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)的SEI膜的生长过程，进而观察原位锂枝晶的生长。

通过对这两种电解液形成的SEI膜的杨氏模量、CV谱和EIS阻抗谱的分析，结合XPS谱分析，研究人员发现FEC电解液形成的SEI膜含有较多的LiF无机盐。由于LiF具有更好的硬度和稳定性，SEI膜具有更高的强度，可以有效抑制锂枝晶的生长。

参考数据

百度百科-界面特色

百度百科-氟代碳酸乙烯酯

百度百科-锂枝晶