适量保留或引入表面杂原子或官能团

来源:钜大LARGE    2011-06-02 17:10:00    点击量:0

电极表面杂原子对电极性能的影响有正、反两个方面,当碳材料表面杂原子或官能团较多时,与这些杂原子的结合将消耗大量锂离子,电极的不可逆容量大。实际使用的许多碳材料,由于其来源、制备过程、储运气氛等条件的不同,表面存在着一定量的含氧有机基团和吸附杂质,当其数量过多时会使电极的性能变坏。此时,石墨电极借助Fe粉/HCl、Zn/HzS04/醋酸或SnCl2/HCl等体系的还原作用可以改善电极的界面状况,增加首次充放电过程的循环效率和可逆容量。
当碳材料表面杂原子或官能团过少时,电极首次电化学过程中形成的SEI膜成分与碳层面间没有结构上的联系,覆盖在层层交错的碳层边缘容易脱落或发生脆性断裂,电化学过程中SEI膜不断破坏并不断重整,电极的首次不可逆容量也很高。所以,中度氧化石墨电极可以使其可逆容量增加10%一30%,并在一定程度上降低首次不可逆容量损失。容量增加的主要原因有以下三点[s6~582:a.氧化作用使得电极不规整界面上生成少量羧基和羟基等酸性基团,在首次充电过程中酸性基团转化为羟基锂盐和界面O-Li基团,有利于形成与石墨本体间存在化学键合作用的SEI膜;b.表面活性基团有利于增加电极/电解液间的润湿性;c.氧化使电极内部出现许多纳米通道或储锂微孔,对锂离子的迁移和存储都有帮助。