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F-EPE與LiTFSI聯用對LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 電池性能的影響的結果與討論

2021-05-30 20:26:31 HeYan 53

圖1是空白電解液與含F-EPE+ LiTFSI添加劑電解液在正極-Li扣式電池的 LSV 曲線。從數據上可以看出添加F-EPE+ LiTFSI的電解液比空白電解液的氧化電流略大,說明添加劑在正極表面會發生氧化反應,參與正極表面膜的生成,這個與文獻報道的結果相同。

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圖2是空白電解液與F-EPE+LiTFSI添加劑電解液在石墨電極-Li電極上的還原 LSV 曲線,含添加劑的電解液在2.0V 左右出現一個明顯的還原峰,認為是添加劑在石墨電解液表明參與了電化學反應。Wang等已經證明過3-(1,1,2,2-四氟乙氧基)-1,1,2,2-(四氟丙烷)(F-EPE)在 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2高壓正極和 石 墨 負 極 上 的 作 用,實 驗 結 果 說 明 加 入F-EPE可 以 提 高 電 解 液 的 氧 化 穩 定 性。 此 外,F-EPE不僅可以 提 高 電 解 液 的 高 壓 性 能,同 時 起 著 負極成膜添加劑的作用。

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實驗電池 在 4.5V 下的循環曲線如圖 3 所 示。空白電 解 液 在4.5V 下循 環100次容 量 由687mAh衰減 至126mAh,容量 保 持 率18.34%;使用 了 含 F-EPE+LiTFSI添加劑的電解液,循 環100次容 量 由680mAh衰減至531mAh,容量保持率為78.1%。使用F-EPE+ LiTFSI添加劑的電解液能夠顯著的提升電池在4.5V 循環下的壽命,添加劑在正極表面被氧化并能夠形成有效的正極表面膜,進而有效的降低正極界面與電解液的副反應。

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圖4的數據是空白電解液和含 F-EPE+ LiTFSI 添加劑 的 電 解 液 電 池 在4.5V 循環 前 和4.5V 循環100次后測試的電池阻抗譜。從阻抗數據表面,兩種電解液對分容后電池的阻抗影響較小,說明添加劑在正極和負極表面參與的氧化/還原反應,并不會增大電化學阻抗;但是循環100次后,空白電解液電池的阻抗變化明顯大于含添加劑的電解液電池的阻抗變化,說明在沒有添加劑的參與下,正極和負極界面持續的發生電 化 學 副 反 應,導 致 電 化 學 阻 抗 的 持 續 上升;有添加劑參與成膜后,一定程度上會抑制正極與電解液界面的副反應,阻抗變化相對較小。該數據與電池循環壽命的數據也能夠吻合。

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