解密锂离子电池中碳酸丙烯酯(PC)和碳酸乙烯酯(EC)的差异

电池技术及应用2018-06-12 15:23

近日,来自华南师范大学的邢丽丹博士、李伟善教授与美国陆军实验室许康研究员(共同通讯作者)合作,在Acc. Chem. Res.上发表题为“Deciphering the Ethylene Carbonate·Propylene Carbonate Mystery in Li-Ion Batteries”的研究论文。

解密锂离子电池中碳酸丙烯酯(PC)和碳酸乙烯酯(EC)的差异

他们采用量子化学计算和实验方法相结合,详细研究了锂离子电池电解液脱溶剂化过程及其与石墨界面相容性的关系,发现锂盐阴离子PF6-是导致PC与EC界面行为差异的最根本原因。当石墨电极电压下降时(发生嵌锂反应,即电池充电过程),溶剂化的锂离子在电场作用下迁移到石墨负极表面。

由于此时锂离子溶剂化层体积远大于石墨层层间距,因此在嵌入以前需要发生脱溶剂化。EC基体系锂离子脱溶剂化层时优先脱去EC分子,形成含PF6-的溶剂化层,PF6-参与随后的还原分解,形成富含LiF的稳定SEI膜。

然而,PC基体系的锂离子脱溶剂化层时脱去PC分子和PF6-的概率相当,因此参与还原分解的PF6-含量减少,导致形成的分解产物LiF含量低。他们后续设计一系列的实验证明,LiF含量低是导致PC基电解液分解产物无法形成致密稳定SEI膜的根本原因。

        来源:网络
责任编辑:小张
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