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含氟有机溶剂溶液在锂电池负极中发展的作用
* 来源 :氟化工 * 作者 :fgwmyj * 发表时间 :2021-12-17 * 浏览 : 465
开发先进的电解质溶液以确保电极表面的有效钝化是至关重要的。人们已经在氟化有机混合溶剂上投入了大量精力，特别是氟代碳酸乙烯酯(FEC)，由于它可形成具有优异保护性能的薄、柔性的锂离子导电表面薄膜。然而，在含FEC的溶液中，Li负极和Li[NiCoM]O2正极之间的有害“串扰”导致了Li金属负极钝化恶化、消耗电解质溶液以及在少量电解质溶液和实际使用的循环参数条件下，Li|Li[NiCoM]O2全电池循环寿命有限。使用含有氟化混合溶剂的溶液会形成薄而柔韧的表面薄膜，可以更好地承受在循环过程中的锂沉积和锂脱出的收缩和膨胀。

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与最常用的EC电解质溶液相比，含FEC溶剂的电解质溶液提高了各种含锂金属负极的二次电池稳定性。在实用的面积容量和电流密度时，具有FEC电解质溶液的对称Li|Li电池表现出极高的循环稳定性。然而，在实用负载活性电极材料和少量电解质溶液的Li|NCM电池中，以实际电流密度循环，FEC和电解质溶液的消耗导致电池容量衰减更快。对称Li|Li和Li|NCM电池之间稳定性的差异归因于“串扰”现象，即在充电步骤中，在高电位的阴极侧形成的氧化分解产物被传输到Li阳极侧，从而使阳极的钝化恶化。
DFEC的作用是快速形成最初的表面膜基质，确保电极的初始有效钝化，然后FEC充当愈合剂，负责通过小规模反应完成保护表面膜的形成。这解释了当电解质溶液同时包含FEC和DFEC混合溶剂时，FEC消耗量的减少和含实用正极材料负载量的Li|NCM811电池循环性能显著改善的现象。以上研究结果为开发具有最高能量密度的二次电池铺平了道路，可推动无人驾驶汽车、无人机和四轴飞行器的发展。
Doron Aurbach等人的相关成果“High Energy Density Rechargeable Batteries Based on Li Metal Anodes. The Role of Unique Surface Chemistry Developed in Solutions Containing Fluorinated Organic Co-solvents”发表在Journal of the American Chemical Society上。