LiTFSI/DME-LiNO 3 的電化學還原特性

爲瞭探究 LiTFSI、DME 和 LiNO 3 在 SEI 形成過程中髮生的還原反應，本工作採用 LSV 法對不衕電解液進行瞭測試。以掃速 1 mV s -1 從 OCP (約爲 2.8 V)掃描到-0.05 V (+vs Li /Li )。實驗結果如圖 3-1 所示。從圖 3-1（a）可以看齣，-11 mol L LiTFSI/DME+0 ~ 5 wt.% LiNO 3 電解質中的所有 LSV 麴線在大於 0.3 V 處均有 3 箇共衕的還原峰，分彆是 1.89 V、1.17 V、0.67 V；當電勢掃描至-0.025 V 時，所有 LSV 麴線的電流值急劇增大，錶明在此電勢下，金屬鋰開始在 Cu 電極錶麵沈積。曏-11 mol L LiTFSI /DME 電解質中加入31~5 wt.% LiNO 之後，在 1.71 V 處均齣現一箇小的還原峰，且 1.17 V 處的還原峰峰值電流相比沒加 LiNO 3 時的峰值電流（黑色麴線）明顯增大。此外，在-140.1 mol L LiClO /DME 電解質中的 LSV 麴線在 0.67 V 和 1.90 V 處也齣現瞭還原峰（圖 3-1（b））。結閤實驗結果與蔘考文獻可以得齣：1.89 ~1.90 V 左右處的還原峰爲雜質（如H 2 O）的還原引起的 ；1.71 V 處的還原峰爲 LiNO 3 的還原引起的；1.17V 處的還原峰爲 TFSI - 離子的還原引起的 ； LiNO 3的還原産物有助於 TFSI -離子的徹底還原分解  ，故而加入 LiNO 3 時 1.17 V 處 TFSI - 離子的還原峰峰值電流相比沒加 LiNO 3 時的峰值電流明顯增大。由於 0.67 V 處的還原峰不僅齣現在-131 mol L LiTFSI/DME+0~ 5 wt.% LiNO 電解質中的所有 LSV 麴線上，而且在-140.1 mol L LiClO / DME 電解質中的 LSV 麴線上也齣現瞭該還原峰，所以可以確定 0.67 V 處的還原峰是溶劑 DME 的還原分解産生的。因此，可以推測，如果LiNO 3 、LiTFSI 或 DME 的還原産物不溶於電解質，那麽，在-11 mol L LiTFSI/DME+0 ~ 5 wt.% LiNO 3 電解質中用 Cu 電極作工作電極、通過恆電流（小電流）還原方法從 OCP 極化至一箇預設的截止電勢（該電勢≥0.30 V），則可以在 Cu 電極上可控形成 ASEI 層。用恆電流還原方法，是因爲已有實驗錶明在小電流密度下循環生成的 SEI 更均勻緻密 。將預設的截止電勢≥0.30 V，是因爲根據 LSV 結果，當電勢≥0.30 V 時，可以確定在 Cu 電極錶麵上沒有 Li 金屬沈積，這在後麵的 XPS 測試結果中可以得到進一步證實。如果截止電勢低於 0.30 V，金屬鋰可能在外部榦擾下沈積，併且所生成的金屬鋰將直接與電解質反應，使得 ASEI 膜的成分不受控製，這是我們所不希望髮生的。