LiTFSI鋰鹽對放電産物形貌的影響
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2021-07-19 15:13:00
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何妍
原創 -
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摘要：LiTFSI 和 LiNO 3 加入 DME 中作爲電解液， 隨著 LiNO 3在鋰鹽中比例的增加， 可以觀察到電池容量的提高和環狀放電産物的形成 。
鋰離子濃度的增加可能穫得更大的電池放電容量， 併且在使用 3M
LiTFSI 時， 電池的放電容量最高。 這是因爲在鋰離子濃度較低的條件下， Li 2 O 2在碳錶麵上傾曏通過錶麵機理生長， 而在較高的鋰離子濃度下， 傾曏於溶液途徑生長 。除瞭鋰鹽陽離子的作用外，鋰鹽的陰離子在鋰空氣電池放電過程中可以促進中間體的溶解。
LiTFSI 和 LiNO 3 加入 DME 中作爲電解液， 隨著 LiNO 3在鋰鹽中比例的增加， 可以觀察到電池容量的提高和環狀放電産物的形成 。 如圖 1-3所示， 含有高濃度 NO 3 - 的電解液所組裝的電池， 其放電容量是隻含有 TFSI - 的電池容量的四倍。 這是因爲 NO 3 - 增強瞭 Li + 在溶液中的穩定性， 有利於中間體的溶解， 從而促進從溶液途徑生成 Li 2 O 2 。 Li 2 O 2 的形態和數量受到 Li + 解離程度的影響。在低 DN 溶劑中 Li + 解離程度由對應的陰離子控製， 因此在 DME 的電解液中， Li + 締閤強度與電解液的離子電導率成反相關。 在 30℃的條件下， 1M LiX（X 錶示爲陰離子）的離子電導率（mS cm -1 ） 趨勢如下： FSI - （10.66） ＞ TFSI - （9.46） ＞ Tf - （2.94） ＞ Br -（1.21） ＞ NO 3 - （0.87） ＞ OAc - （0.13） 。 因此， LiX 的 Li + 締閤強度如下： FSI - ＞ TFSI -＞ Tf - ＞ Br - ＞ NO 3 - ＞ OAc - 。 以 1M LiTFSI/LiFSI-DME 作爲電解液生成的是厚度較薄狀的 Li 2 O 2 ， 而以 1M LiNO 3 /LiOAc-DME 爲電解液生成的是環形顆粒。 具有 Li 2 O 2 環形形態的電池生成的産物較多且電池的放電容量較高。 這項工作錶明， 在低 DN 溶劑中使用易離解的鋰鹽， 其放電過程將遵循錶麵生長機理， 生成均勻的薄膜狀的放電産物； 而
在低 DN 溶劑中使用較難解離的鋰鹽， 放電過程遵循的溶液生長機理， 形成厚且不規則的放電産物 。電解液中的鋰鹽濃度也是對鋰空氣電池的電化學性能具有很大的影響. 鋰離子濃度可以改變放電産物的尺寸來影響放電性能 。 他們提齣兩種類型的放電産物生長模式， 卽錶麵生長模式和空間生長模式。 他們還認爲低鋰離子濃度電解質中放電産物傾曏於在沿正極錶麵生長， 而在較高鋰離子濃度條件下空間生長起主導作用。
