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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 60

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開環形成了一OCOCOO-的還原產物,SEI膜電阻明顯降低,初始形成的SEI膜中含有LiODFB的還原產物;

(2)1.50~ 0.25V,溶劑發生還原反應,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、不穩定且電導率低;

(3) 低于0.25V,石墨發生嵌鋰反應,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生反應,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,具有固體電解質的特征,是電子絕緣體卻是Li+的優良導體,Li+可以經過該鈍化層自由地嵌入和脫出,因此這層鈍化膜被稱為“固體電解質界面膜”( solid electrolyte interface) ,簡稱SEI膜。當電池溫度升高時,SEI膜和電解液、電極材料發生化學反應,導致其成分、厚度變化,而且這些反應會放出大量的熱,使電池內部發熱,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表面具有良好的動力穩定性,同時可確保電池良好的循環性能。但是,有時因SEI膜的形態和結構發生變化會使石墨表面鈍化層破壞,文獻中提到的導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致石墨層的有序結構發生扭曲、變形,使電池性能變差。



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