锂离子电池作为一种无公害高性能的环保电池越来越受到人们的欢迎。锂离子电池中，电极和电解质界面区，特别是在电极表面形成的固体电解质中间相(Solid Electrolyte Interphase Film，简称SEI膜)对电池的充放电效率、低温性能、自放电率、能量密度、循环性和安全性都有重要的影响。SEI膜的研究对研制新型电极材料和提高锂离子电池性能有着重要的指导意义。 现在碳类材料还是商用锂离子电池主要的负极材料，它们对可见光吸收厉害，用可见激光线作拉曼测量时，信号往往很弱，达不到希望的效果。因此我们选用了也是碳原子组成的金刚石粉末做负极材料，尽管它并不是理想的实用型材料，但它对可见光的吸收很小，在包银处理后有很好的增强效果。 Li<,4>Ti<,5>O<,12>作为锂离子电池新兴的负极材料，锂嵌入、脱出材料前后的体积变化只有0.1-0.3﹪，体积变化远远小于一般的碳材料。虽然工作电压较高，但是由于循环性能、倍率性能良好，价格低廉，更重要的是相对于碳材料而言具有安全性方面的优势，因此Li<,4>Ti<,5>O<,12>在动力型锂离子电池方面应该说是很有潜力的。在包银处理后也有很好的增强效果。 本文主要采用表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering，简称SERS)光谱的方法并结合扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜，研究了负极材料金刚石粉和Li<,4>Ti<,5>O<,12>表面SEI膜的形成和演化过程，并对其物质组成进行了分析，对其形成过程进行了简单的推测。 本论文主要进行了以下几个方面的工作： 1．采用量子化学的方法计算了4-巯基吡啶(4-mercaptopyridine，简称4mpy)分子的正常拉曼光谱和SERS光谱，将计算指认结果与实验测量结果的经验指认进行比较分析，以此印证了采用理论计算结果来分析SEI膜的物质组分的可行性。 2．将包覆银纳米粒子后的金刚石粉在电解液(EC：DMC/1M LiPF<,6>)中浸泡不同的时间，根据实验结果可以得出：单纯的浸泡也可以在电极材料表面生成界面膜即非电化学反应也可以生成界面膜，且探测到的膜的组成随时间变化；浸泡180分钟后，SEI膜的整体信号比浸泡100分钟的弱，各物种观测到的拉曼特征峰几率与100分钟的也有所变化，说明材料表面的SEI膜还在动态变化中。 3．将包覆银纳米粒子后的金刚石粉在EC：DMC、电解液(EC：DMC/1M LiF<,6>)和EC：DMC/1M LiClO<,4>)中浸泡相同的时间，结果发现电解液的成分与所生成SEI膜的物种有着直接联系。单独采用溶剂浸泡在电极材料表面也会生成一层界面膜。 4．对包覆银纳米粒子前后的金刚石粉表面的SEI膜进行了原位测量，在包覆银纳米粒子的金刚石粉表面观察到了丰富的信号。随着第一周放电的进行，材料表面的SEI膜变化很大，且与单纯电解液浸泡所得SEI膜的拉曼信号不同。当电压降到0.6V左右时，谱峰信号最强；随着放电的继续，信号逐渐减弱，SEI膜物种向稳态变化。比较第一周放电到2.0V后再充电到2.0V的谱线，可见放电到2.0V的SERS信号较强，且较丰富，这说明物种在放电过程中某一电压产生，随着放电的继续进行转化为更为稳定的物种，但在充电到该电压时该物种不再产生。 5．对包覆银纳米粒子前后的Li<,4>Ti<,5>O<,12>表面的SEI膜进行的原位拉曼检测，结合扫描电镜和交流阻抗谱，对其表面SEI膜的形成、演化和组分进行了分析。在充放电平台处Li<,4>Ti<,5>O<,12>表面没有SEI膜生成，SEI膜主要在放电到接近于0V时才大量生成。