用 LiTFSI锂盐优化电解质组分

2021-06-10 11:10:00
何妍
原创
1831
摘要:在锂金属电池中, LiTFSI LiFSI LiFNFSI LiPF 6 等锂盐的使用可以大大改善锂金属电极表面 SEI 层的性能。

在锂金属电池中,  LiTFSI LiFSI LiFNFSI LiPF 6 等锂盐的使用可以大大改善锂金属电极表面 SEI 层的性能。TFSI - 离子的分解产物是室温离子液体(RTIL)电解质中锂负极表面 SEI 的主要成分,这些无机还原产物可提供高锂离子电导率、高机械模量以抑制锂枝晶的生长。FSI - 阴离子的还原分解可产生大量的无机盐如 LiF 、 LiOH 和 LiSO 2 F,这些无机盐增强了 SEI 层内的锂离子导电性和机械强度。因此,FSI - 有利于形成稳固的 SEI 保护层以防止电解质与锂金属负极进一步反应、抑制锂枝晶生长,并被描述为电化学中具有神奇魔力的阴离子 。FNFSI -阴离子在锂金属负极表现出优先的还原过程,其还原产物可形成稳定、致密的SEI  。当 LiPF 6 用作锂盐时,其还原产物 LiF 在 SEI 的组分中占很大比例,由于无机产物 LiF 热力学稳定,且具有高的锂离子电导率、高机械模量,因此该SEI 在循环过程中可以很好地保护锂金属负极  。此外,高浓度锂盐电解质和双盐电解质也有助于形成性能较好的 SEI。S.-K.Jeong 等人发现在高浓度电解质中形成的 SEI 比常规浓度中形成的 SEI 更薄,其TEM 图如图 1-13 所示,在 1.28 mol kg -1 电解质中形成的 SEI 厚度为 35 nm ,在3.27 mol kg -1 电解质中形成的 SEI 厚度为 20 nm ,后者表现出更好的性能 。J.Qian 等人将高浓度锂盐(4 mol L -1 LiFSI/DME )用于锂金属电池,得到了高度致密、具有高锂离子电导率、稳定的 SEI,实现了锂金属电极在高电流密度下的高库仑效率循环(高达 99.1% ),同时避免了锂枝晶的生长 [60] 。R. Miao 等人研究了一种由 LiFSI-LiTFSI/DOL-DME 组成的双盐电解质,在该电解质溶液中形成的 SEI 内层富含 LiF 无机层、外层为 DOL 聚合物组成的有机层,同时具有较高的机械强度和弹性,可抑制锂枝晶生长,库伦效率达 99%  。F. Wu 等人将 LiTFSI-LiODFB / Pyr 1,2O1 TFS -TEGDME 组成的双盐电解质用于 Li-S 电池,发现 LiODFB 有助于形成较好的 SEI 层以抑制锂枝晶的生长、阻止“穿梭效应” 。

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