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锂离子是如何嵌入石墨层间的？

新能源时代 · 公众号 · · 2025-02-05 08:45

正文

电解液中的锂离子并不是孤立的离子，而是被极性的有机溶剂溶剂化，这也是锂盐溶解的原因。当溶剂化的锂离子从电解液中到达石墨表面之后，会发生两种情况，

第一种情况是形成二元LiCx化合物，这涉及到去溶剂化过程和SEI膜的形成。如图所示，石墨电极形成二元锂碳化合物的过程可以分为四个连续的步骤：

（1）溶剂化的锂离子在电解液体相中的扩散。
（2）到达石墨表面后，锂离子脱去溶剂化鞘。
（3）裸露的锂离子在SEI膜中扩散并进入到石墨内部。
（4）锂离子在石墨通道内扩散。

第二种情况是Li+-溶剂络合物共嵌入到石墨层间，形成三元插层化合物。这种三元插层化合物的稳定性取决于共嵌入的溶剂的种类。共嵌入通常发生在各种醚基电解液和PC基电解液中。尽管发生了巨大的体积变化，石墨在Li+-醚的共嵌入过程中依然保持了结构完整性。而Li + -PC的共嵌入则会导致石墨结构不可逆的破坏。

锂离子从电解液进入到石墨负极内部的过程

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