F-EPE与LiTFSI 联用对LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 电池性能的影响的结果与讨论

2021-05-30 20:06:00
何妍
原创
1064
摘要:F-EPE+LiTFSI 混合 添 加 剂 的 使 用,避 免 了 由于F-EPE对电导率影响而导致不能作为溶剂商业化使用的问题,F-EPE+LiTFSI混合作为添加剂使用能够有效参与正极成膜和负极成膜,从而有效的改善三元 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 电池在4.5V 高电压下使用的循环寿命。

图1是空白电解液与含F-EPE+ LiTFSI添加剂电解液在正极-Li扣式电池的 LSV 曲线。从数据上可以看出添加F-EPE+ LiTFSI的电解液比空白电解液的氧化电流略大,说明添加剂在正极表面会发生氧化反应,参与正极表面膜的生成,这个与文献报道的结果相同。

图2是空白电解液与F-EPE+LiTFSI添加剂电解液在石墨电极-Li电极上的还原 LSV 曲线,含添加剂的电解液在2.0V 左右出现一个明显的还原峰,认为是添加剂在石墨电解液表明参与了电化学反应。Wang等已经证明过3-(1,1,2,2-四氟乙氧基)-1,1,2,2-(四氟丙烷)(F-EPE)在 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2高压正极和 石 墨 负 极 上 的 作 用,实 验 结 果 说 明 加 入F-EPE可 以 提 高 电 解 液 的 氧 化 稳 定 性。 此 外,F-EPE不仅可以 提 高 电 解 液 的 高 压 性 能,同 时 起 着 负极成膜添加剂的作用。

实验电池 在 4.5V 下的循环曲线如图 3 所 示。空白电 解 液 在4.5V 下循 环100次容 量 由687mAh衰减 至126mAh,容量 保 持 率18.34%;使用 了 含 F-EPE+LiTFSI添加剂的电解液,循 环100次容 量 由680mAh衰减至531mAh,容量保持率为78.1%。使用F-EPE+ LiTFSI添加剂的电解液能够显著的提升电池在4.5V 循环下的寿命,添加剂在正极表面被氧化并能够形成有效的正极表面膜,进而有效的降低正极界面与电解液的副反应。

图4的数据是空白电解液和含 F-EPE+ LiTFSI 添加剂 的 电 解 液 电 池 在4.5V 循环 前 和4.5V 循环100次后测试的电池阻抗谱。从阻抗数据表面,两种电解液对分容后电池的阻抗影响较小,说明添加剂在正极和负极表面参与的氧化/还原反应,并不会增大电化学阻抗;但是循环100次后,空白电解液电池的阻抗变化明显大于含添加剂的电解液电池的阻抗变化,说明在没有添加剂的参与下,正极和负极界面持续的发生电 化 学 副 反 应,导 致 电 化 学 阻 抗 的 持 续 上升;有添加剂参与成膜后,一定程度上会抑制正极与电解液界面的副反应,阻抗变化相对较小。该数据与电池循环寿命的数据也能够吻合。



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