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二氟乙二酸硼酸鋰在石墨上的成膜機理

2021-11-10 18:17:46 Summer 51

在高溫下,LiODFB不僅具有良好的容量保持率,而且因SEI膜阻抗小而具有良好的高功率性能。

LiODFB在石墨上的成膜機理大致分為3個階段:

(1)1.70~1.50V,由于LiODFB開環(huán)形成了一OCOCOO-的還原產(chǎn)物,SEI膜電阻明顯降低,初始形成的SEI膜中含有LiODFB的還原產(chǎn)物;

(2)1.50~ 0.25V,溶劑發(fā)生還原反應(yīng),SEI膜的電阻隨著電壓的降低而緩慢降低,反映了此時的SEI膜多孔、不穩(wěn)定且電導(dǎo)率低;

(3) 低于0.25V,石墨發(fā)生嵌鋰反應(yīng),此時SEI膜的阻抗大小由兩 個相反的因素影響。

SEI膜的介紹:

在液態(tài)鋰離子電池首次充放電過程中,電極材料與電解液在固液相界面上發(fā)生反應(yīng),形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層。這種鈍化層是一種界面層,具有固體電解質(zhì)的特征,是電子絕緣體卻是Li+的優(yōu)良導(dǎo)體,Li+可以經(jīng)過該鈍化層自由地嵌入和脫出,因此這層鈍化膜被稱為“固體電解質(zhì)界面膜”( solid electrolyte interface) ,簡稱SEI膜。當(dāng)電池溫度升高時,SEI膜和電解液、電極材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致其成分、厚度變化,而且這些反應(yīng)會放出大量的熱,使電池內(nèi)部發(fā)熱,甚至起火爆炸。

SEI膜對石墨表面的影響:SEI膜對石墨表面的鈍化可使活性物質(zhì)表面具有良好的動力穩(wěn)定性,同時可確保電池良好的循環(huán)性能。但是,有時因SEI膜的形態(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化會使石墨表面鈍化層破壞,文獻中提到的導(dǎo)致鈍化層破壞的原因,主要為:電解液溶劑分子和鋰離子形成溶劑化離子,共同在石墨層間脫嵌,這種溶劑化離子會導(dǎo)致石墨層的有序結(jié)構(gòu)發(fā)生扭曲、變形,使電池性能變差。



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