电池循环过程中的固体电解质界面相：生长机制理论

现代锂离子电池的容量衰减主要由固体电解质界面相 (SEI) 的形成和生长引起。大量连续介质模型通过研究电池存储期间的 SEI 生长来支持其理解与缓解。然而，仅有少数电化学模型讨论了电池运行期间的 SEI 生长。在本文中，我们开发了一个连续介质模型，该模型一致地捕捉了开路电压、电流方向、电流大小和循环次数对 SEI 生长的影响。我们的模型基于中性锂原子的形成与扩散，这些原子携带电子穿过 SEI。近期的短期和长期实验为我们的模型提供了验证。我们表明 SEI 生长分别受反应、扩散或迁移限制。我们首次对这些机制之间的转变进行了建模，并解释了经验推导的容量衰减模型 $\Delta Q\propto t^\beta$（其中 $0 \leq \beta \leq 1$）的形式。基于我们的模型，我们识别了加速 SEI 生长的临界运行条件。