二氟乙二酸硼酸锂在石墨上的成膜机理

2021-11-10 18:17:46 Summer 21

在高温下,LiODFB不仅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在石墨上的成膜机理大致分为3个阶段:

(1)1.70~1.50V,由于LiODFB开环形成了一OCOCOO-的还原产物,SEI膜电阻明显降低,初始形成的SEI膜中含有LiODFB的还原产物;

(2)1.50~ 0.25V,溶剂发生还原反应,SEI膜的电阻随着电压的降低而缓慢降低,反映了此时的SEI膜多孔、不稳定且电导率低;

(3) 低于0.25V,石墨发生嵌锂反应,此时SEI膜的阻抗大小由两 个相反的因素影响。

SEI膜的介绍:

在液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层,具有固体电解质的特征,是电子绝缘体却是Li+的优良导体,Li+可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”( solid electrolyte interface) ,简称SEI膜。当电池温度升高时,SEI膜和电解液、电极材料发生化学反应,导致其成分、厚度变化,而且这些反应会放出大量的热,使电池内部发热,甚至起火爆炸。

SEI膜对石墨表面的影响:SEI膜对石墨表面的钝化可使活性物质表面具有良好的动力稳定性,同时可确保电池良好的循环性能。但是,有时因SEI膜的形态和结构发生变化会使石墨表面钝化层破坏,文献中提到的导致钝化层破坏的原因,主要为:电解液溶剂分子和锂离子形成溶剂化离子,共同在石墨层间脱嵌,这种溶剂化离子会导致石墨层的有序结构发生扭曲、变形,使电池性能变差。



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