含硫有机成膜添加溶剂的介绍

来源:钜大LARGE    2011-06-05 10:05:00    点击量:0

含硫有机溶剂是重要的有机成膜添加剂之一,包括亚硫酸乙烯酯(ES)、亚硫酸丙烯酯(PS)、二甲基亚硫酸酯(DMS)、二乙基亚硫酸酯(DES)等。
这些含硫有机溶剂的结构分别与EC、PC、DMC和DEC相似,但由于中心硫原子的电负性更强,它们在石墨负极界面的还原性比相应的磷酸酯强,亚硫酸酯的还原电位在1.7~2.1V左右,明显高于溶剂化锂离子的嵌层电位,加入PC基电解液中可先于溶剂化锂离子嵌层在电极界面形成稳定的SEI膜,避免PC分子嵌层对电极的破坏,使石墨电极在其中可以进行有效的嵌、脱锂循环。
例如,在lmol/LLiClOd/PC电lmol/LLiCl04/PC+5%ES中的解液添加体积分数为5%的ES添加恒电流充放电曲线D2]剂时,石墨电极在首次充电过程中,a一1m。1/LI.iCl04/PC;b一1m。I/LLiCl04/PC+5~ES电位从3.2V迅速降低到1.7V,然后又回升到2.0V,发生ES的还原分解反应,电位回升的原因可能是由于诱发ES分解需要一定的活化能的缘故。从恒电流曲线上看(见图4—3),ES加入PC基电解液中,SEI膜的成膜电位为2.0V,这一电位明显高于PC分子在石墨电极中的嵌层电位,而且反应进行的强度不大,电极在成膜反应中消耗的锂离子量小,形成的SEI膜薄而致密,可以有效地保护石墨电极。参照EC在电极界面的反应形式,可以推测,ES在负极界面还原分解的反应形式。
由此可知,石墨电极在ES添加剂的电解液中SEI膜的主体成分为(CHzOS02Li)2。这种锂盐在有机溶剂的稳定性好,并具有与Li2S03相似的高Li+迁移性。正因如此,石墨电极避免了PC分子共嵌入和还原反应的破坏,在其中表现出较高的充放电容量和良好的循环寿命。