梁毅, 黄德权, 殷广达, 闻港, 覃维献, 姚远, 韦韬
LIANG Yi, HUANG Dequan, YIN Guangda, WEN Gang, QIN Weixian, YAO Yuan, WEI Tao
摘要: 针对锂金属电池存在锂枝晶生长、不稳定的电极/电解液界面及在乙二醇二甲醚(DME)电解液中氧化稳定性差的问题.本文以三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷(TFS)作为电解液溶剂,结合双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)锂盐设计了一种新型的氟化硅氧烷电解液.采用密度泛函理论(DFT)计算和分子动力学模拟(MD)分析了电解液的锂溶剂化结构,通过充放电测试、循环性能测试、倍率性能测试对比分析了电池在氟化硅氧烷电解液和DME电解液中的电化学性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱分析仪(XPS)对锂沉积形貌和电极界面成分进行分析.结果表明,TFS中的Si-O键比DME电解液中的C-O键具有更高的键能,这可以增强电解液的氧化稳定性并能够匹配高电压正极材料.TFS溶剂与Li+之间呈现相对较弱的结合能力,这种独特的锂溶剂化结构有利于诱导FSI-阴离子在锂金属负极表面优先分解并形成富含LiF的SEI膜,有效抑制锂枝晶生长并稳定电极界面,并提高锂金属电池的循环寿命.在TFS电解液中,Li||Cu电池在1.0 mA/cm2的电流密度下可以稳定循环300圈,Li||LFP全电池在2.0 C经过400次循环其放电比容量没有出现明显的容量衰减,Li||NCM811全电池在1.0 C经过300次循环后放电比容量保持率仍然达到了83%,显示出优异的循环稳定性.
中图分类号:
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