LiTFSI锂盐对放电产物形貌的影响

2021-07-19 15:13:00
何妍
原创
559
摘要:LiTFSI 和 LiNO 3 加入 DME 中作为电解液, 随着 LiNO 3在锂盐中比例的增加, 可以观察到电池容量的提高和环状放电产物的形成 。
锂离子浓度的增加可能获得更大的电池放电容量, 并且在使用 3M LiTFSI 时, 电池的放电容量最高。 这是因为在锂离子浓度较低的条件下, Li 2 O 2在碳表面上倾向通过表面机理生长, 而在较高的锂离子浓度下, 倾向于溶液途径生长 。除了锂盐阳离子的作用外,锂盐的阴离子在锂空气电池放电过程中可以促进中间体的溶解。 LiTFSI 和 LiNO 3 加入 DME 中作为电解液, 随着 LiNO 3在锂盐中比例的增加, 可以观察到电池容量的提高和环状放电产物的形成 。 如图 1-3所示, 含有高浓度 NO 3 - 的电解液所组装的电池, 其放电容量是只含有 TFSI - 的电池容量的四倍。 这是因为 NO 3 - 增强了 Li + 在溶液中的稳定性, 有利于中间体的溶解, 从而促进从溶液途径生成 Li 2 O 2 。 Li 2 O 2 的形态和数量受到 Li + 解离程度的影响。在低 DN 溶剂中 Li + 解离程度由对应的阴离子控制, 因此在 DME 的电解液中, Li + 缔合强度与电解液的离子电导率成反相关。 在 30℃的条件下, 1M LiX(X 表示为阴离子)的离子电导率(mS cm -1 ) 趋势如下: FSI - (10.66) > TFSI - (9.46) > Tf - (2.94) > Br -(1.21) > NO 3 - (0.87) > OAc - (0.13) 。 因此, LiX 的 Li + 缔合强度如下: FSI - > TFSI -> Tf - > Br - > NO 3 - > OAc - 。 以 1M LiTFSI/LiFSI-DME 作为电解液生成的是厚度较薄状的 Li 2 O 2 , 而以 1M LiNO 3 /LiOAc-DME 为电解液生成的是环形颗粒。 具有 Li 2 O 2 环形形态的电池生成的产物较多且电池的放电容量较高。 这项工作表明, 在低 DN 溶剂中使用易离解的锂盐, 其放电过程将遵循表面生长机理, 生成均匀的薄膜状的放电产物; 而

在低 DN 溶剂中使用较难解离的锂盐, 放电过程遵循的溶液生长机理, 形成厚且不规则的放电产物 。电解液中的锂盐浓度也是对锂空气电池的电化学性能具有很大的影响. 锂离子浓度可以改变放电产物的尺寸来影响放电性能 。 他们提出两种类型的放电产物生长模式, 即表面生长模式和空间生长模式。 他们还认为低锂离子浓度电解质中放电产物倾向于在沿正极表面生长, 而在较高锂离子浓度条件下空间生长起主导作用。



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