电池博客
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无机成膜添加剂用于锂离子电池电解液的研究近年来也得到了迅速的发展,这类添加剂主要包括无机气体成膜渤口剂和无机固体成膜添加剂。由于无机物结构简单,便于合成和提纯,造价也相对较低,用于锂离子电池的前景逐渐被看好。
无机气体添加剂C02是第一个被用作锂离子电池有机液体电解质添加剂的物质,COz可以在一定程度上改善炭负极与电解液的相容性,其作用机制是在电极表面与锂离子一起发生的电子的还原反应,电极过程中生成的Li2C03是电极界面SEI膜的重要成分,有助于阻止电解液组分在电极界面的还原反应,减少电池首次充电过程的不可逆容量损失。
但是,COz在电解液中溶解度很小,改善炭负极与电解液相容性的效果并不十分理想。图4—14为C02在1mol/lLiCl04/PC电解液中对石墨负极电化学性能的影响,可见C02使得石墨负极能够在PC基电解液中实现嵌、脱锂循环,但可逆容量很小。AurbachL的研究表明,C02可以明显改善石墨类负极材料在EC基电解液中的嵌、脱锂循环性能,使其寿命提高20%以上。
S02作为电解液添加剂的成膜机制与C02类似,可以在一定的负极电位下[2.6V(vs.Li/Li+)]发生如下反应,S02在有机溶剂中的溶解度相对较高,以S02的成膜效果和对石墨电极性能的改善十分明显。高压下在lmol/LLiCl04/PC电解液中加人20%的S02,可以保证在较高的电极电位条件下有效地钝化电极界面,彻底抑制PC分子的嵌层和还原反应kdl43j。石墨负极在添加20%SQlmol/LLiCl04/PC电解液中的电化学性能见图4—15,与图4-14对比可见,以亚硫酸盐为主要成分的SEI膜稳定性不好,易于分解形成Li20,Li20含量的增加必将导致电极/电解液间的高界面电阻,因此,S02作为添加剂虽然可以明显改善石墨负极与电解液间的相容性,但电极在其中的容量衰减快,循环寿命短,且与高电位条件下的电池正极材料相容性差,难以在实际生产中使用。
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