新型锂盐LiBC2O4F2在EC+DMC溶剂中的电化学行为

采用差热-热重(TG-DTA)、恒电流充放电和交流阻抗(EIS)分析了二氟草酸硼酸锂(LiODFB)的热稳定性, 研究了LiODFB/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)电解液的电化学性能及界面特征. 实验结果表明, LiODFB不仅具有更高的热稳定性, 而且在EC+DMC溶剂中具有较好的电化学性能. 与使用LiPF6/EC+DMC的电解液相比, 锂离子电池应用LiODFB基电解液在55 ℃的高温具有更好的容量保持能力; 以0.5C、1C(1C=250 mA·g-1)倍率循环放电, 两种电池间的倍率性能差别较小; LiODFB能够在1.5 V(vs Li/Li+)左右在石墨电极表面还原形成一个优异稳定的保护性固体电解质相界面膜(SEI膜); 交流阻抗表明, 使用LiODFB基电解液的锂离子电池仅具有稍微增加的界面阻抗. 因此LiODFB是一种非常有希望替代LiPF6用作锂离子电池的新盐.     

电解液添加剂硫酸亚乙酯对锂离子电池性能的影响

在1 mol/L LiPF₆/碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯+碳酸甲乙酯（体积比1∶1∶1）电解液中,采用恒流充放电测试、循环伏安法（CV）、扫描电子显微镜（SEM）、能量散射光谱（EDS）、电化学阻抗谱（EIS）等测试技术,研究了添加剂硫酸亚乙酯（DTD）对锂离子电池性能及石墨化中间相碳微球（MCMB）电极/电解液界面性质的影响。 结果表明,在电解液中引入体积分数0.01%DTD后,MCMB/Li电池可逆放电容量从300 mA·h/g提高至350 mA·h/g,电池总阻抗降低,循环稳定性提高。CV测试发现,在首次还原过程中,DTD在电极电位1.4 V左右（vs Li/Li⁺）发生电化学还原,参与了MCMB电极表面固体电解质相界面膜（SEI膜）的形成过程。 同时,DTD对LiMn₂O₄电极性能无不良影响。     

新型锂盐LiBC2O4F2在EC＋DMC溶剂中的电化学行为

采用差热-热重(TG-DTA)、恒电流充放电和交流阻抗(EIS)分析了二氟草酸硼酸锂(LiODFB)的热稳定性,研究了LiODFB/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)电解液的电化学性能及界而特征.实验结果表明,LiODFB不仅具有更高的热稳定性,而且在EC+DMC溶剂中具有较好的电化学性能.与使用LiPF6/EC+DMC的电解液相比,锂离子电池应用LiODFB基电解液在55℃的高温具有更好的容量保持能力;以0.5C、1C(1C=250 mA·g-1)倍率循环放电,两种电池间的倍率性能差别较小;LiODFB能够在1.5 V(vs Li/Li+)左右在石墨电极表面还原形成一个优异稳定的保护性固体电解质相界面膜(SEI膜);交流阻抗表明,使用LiODFB基电解液的锂离子电池仅具有稍微增加的界面阻抗.因此LiODFB是一种非常有希望替代LiPF6用作锂离子电池的新盐.     

含FEC电解液的锂离子电池低温性能研究

研究含FEC溶剂电解液(FEC+EMC,EC,PC)的低温性能及其与磷酸铁锂正极或中间相碳微球(MCMB)负极的匹配.该电解液具有较高的低温电导率,FEC可在1.6 V与负极反应成膜,有效地提高负极稳定性.红外测试发现,FEC可抑制其它电解液溶剂在负极成膜过程中的分解,在常温(20℃)和低温(-20℃)下形成的SEI膜阻抗均较低.电化学测试表明,以该电解液装配的锂离子电池(电极)具有较高的低温放电容量和倍率性能.     

二氟二草酸硼酸锂对LiFePO4/石墨电池高温性能的影响

研究了二氟二草酸硼酸锂(LiODFB)作为锂盐加入到碳酸丙烯酯(PC)+碳酸乙烯酯(EC)+碳酸甲乙酯(EMC)(质量比为1:1:3)混合溶剂中对LiFePO4/石墨电池高温(60 ℃)循环性能的影响. 用线性扫描伏安法(LSV)测试了电解液的电化学窗口. 通过等离子发射光谱(ICP)和能量散射光谱(EDS)对LiFePO4材料高温条件下在不同电解液中的稳定性进行了研究; 并用扫描电镜(SEM)和电化学交流阻抗谱(EIS)分析了石墨负极表面的固体电解液相界面(SEI)膜的热稳定性. 结果表明: 一方面LiODFB基电解液能抑制LiFePO4材料在高温条件下Fe(II)的溶解, 防止溶解的Fe(II)在石墨上还原, 有效地降低电池阻抗; 另一方面, 在LiODFB基电解液中形成的石墨负极表面SEI膜具有更好的热稳定性, 能显著提高LiFePO4/石墨电池的高温循环性能.     

柱状金属锂沉积物:电解液添加剂的影响

二次电池的能量密度已成为推动电动汽车和便携式电子产品技术向前发展的重要指标。使用石墨负极的锂离子电池正接近其理论能量密度的天花板,但仍难以满足高端储能设备的需求。金属锂负极因其极高的理论比容量和极低的电极电位,受到了广泛关注。然而,锂沉积过程中枝晶的生长会导致电池安全性差等问题。电解液对金属锂的沉积有着至关重要的影响。本文设计了一种独特的电解槽体系来进行柱状锂的沉积,研究了不同电解液体系(1mol·L^-1LiPF6-碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯(EC/DEC,体积比为1:1)、1 mol·L^-1 LiPF6-氟代碳酸乙烯酯(FEC,体积分数5%)-EC/DEC (体积比为1:1))对金属锂沉积的影响。对两种电解液中金属锂沉积物长径比的研究表明,电解液的组分可以显著地影响金属锂的沉积形貌,在加入氟代碳酸乙烯酯(FEC)添加剂之后,柱状锂的直径从0.3–0.6μm增加到0.7–1.3μm,长径比从12.5下降到5.6。长径比的降低有助于减小金属锂和电解液的反应面积,提高金属锂负极的利用率和循环寿命。通过考察循环后锂片的表面化学性质,发现FEC的分解增加了锂表面固态电解质界面层中氟化锂(LiF)组分的比例,提高了界面层中锂离子的扩散速率,减少了锂的成核位点,从而给予锂核更大的生长空间,降低了沉积出的柱状锂的长径比。     

二氟草酸硼酸钠作为电解液添加剂对石墨负极性能的影响

锂离子电池日益广泛的应用对其性能提出越来越高的要求,而在电解液中加入适当的添加剂能够显著提升电极材料的电化学性能. 本文首次在1 mol·L^-1 LiPF₆/EC + DMC + EMC（体积比1:1:1）的电解液中添加一定量的二氟草酸硼酸钠(NaDFOB),并通过循环伏安（CV）、电化学阻抗图谱（EIS）和扫描电子显微镜（SEM）等分析考察了其对石墨负极材料性能的具体影响. 结果显示,添加NaDFOB的电解液显著提高了石墨材料在常温下的可逆充放电容量和循环性能,同时明显改善了石墨材料的高温循环性能. 其机理在于NaDFOB的阴阳离子同时参与了石墨表面固体电解质界面膜（SEI）的形成,形成高稳定性的电解液/电极界面.     

丙酸乙酯对LiFePO4锂离子电池低温性能的影响

以丙酸乙酯(EP)作为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的共溶剂,研究其对LiFePO4锂离子电池低温电化学性能的影响.利用循环伏安曲线、交流阻抗图谱和恒电流充放电曲线等方法测试电池电化学性能.结果表明,添加一定量EP,可提高碳酸酯电解液的离子电导率,改善电解液与正极LiFePO4材料和负极石墨材料的相容性,从而提高LiFePO4锂离子电池的低温性能.使用1 mol·L-1LiPF6/(EC:EMC:DMC:EP=1:1:1:3,by mass)电解液的石墨/LiFePO4锂离子电池在10oC(1C)、-10oC(0.2C)、-20oC(0.2C)、-30oC(0.2C)和-40oC(0.2C)下的相对放电容量(以25oC时的放电容量为基准)分别为82.9%、75.6%、59.0%、46.4%和37.6%.     

Li_2CO_3添加剂对石墨电极性能的影响

运用电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安法(CV)研究了在1mol/LLiPF6-EC(碳酸乙烯酯):DMC(碳酸二甲酯)电解液中添加Li2CO3对石墨电极性能的影响及机制.CV研究结果表明,在1mol/LLiPF6-EC:DMC电解液中添加Li2CO3能够有效抑制石墨电极首次充放电过程中碳酸乙烯酯(EC)的单电子还原过程,即还原分解产生乙烯和碳酸锂的过程,进而改善石墨电极的电化学循环性能.EIS研究结果表明,在添加Li2CO3的1mol/LLiPF6-EC:DMC电解液中,石墨电极表面的固体电解质相界面膜(SEI膜)具有较强的黏弹性,可以更好地适应锂离子嵌入过程中石墨颗粒体积的微小变化,从而使锂离子的嵌入过程更容易进行.     

FEC 基电解液对高压正极材料 Li2CoPO4F 电化学性能的影响

本文研究了以氟代碳酸乙烯酯FEC（fluoroethylene carbonate）为共溶剂的电解液对高压正极材料 Li₂CoPO₄F 电化学性能的影响,与碳酸酯基电解液1 mol·L^-1 LiPF₆ EC/DMC=1:1（m:m）相比,1 mol·L^-1 LiPF₆ FEC/DMC=1:1（m:m）可显著提高Li₂CoPO₄F的循环稳定性. 通过线性扫描伏安法（LSV）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）结合电化学阻抗（EIS）对 FEC 改善 Li₂CoPO₄F 材料循环稳定性的机理进行了探索,结果表明与传统碳酸酯基电解液相比,FEC 基电解液在高压下有着优异的抗氧化性,能够有效抑制电解液的氧化分解. 同时,FEC 基电解液中形成的表面膜具有更高的稳定性,能够抑制电极/电解液界面副反应的发生,提高循环过程中电极材料结构稳定性,从而有益于提高 Li₂CoPO₄F 材料的电化学性能.     

温度对石墨电极性能的影响

运用电化学阻抗谱(EIS)并结合循环伏安法(CV)研究了石墨电极25和60 ℃时在1 mol·L-1 LiPF6-EC(碳酸乙烯酯):DEC(碳酸二乙酯):DMC(碳酸二甲酯)电解液中, 以及60 ℃时在1 mol·L-1 LiPF6-EC:DEC:DMC+5%VC(碳酸亚乙烯酯)电解液中的首次阴极极化过程. 发现高温下(60 ℃)石墨电极在1 mol·L-1 LiPF6-EC:DEC:DMC电解液中可逆循环容量衰减的主要原因在于其表面无法形成稳定的固体电解质相界面(SEI)膜. 实验结果显示, VC添加剂能够增进高温下石墨电极表面SEI膜的稳定性, 进而改进石墨电极的循环性能.     

In situ analysis of interfacial reactions between negative MCMB,lithium electrodes,and gel polymer electrolyte

The interfacial properties of mesocarbon-microbeads (MCMB) and lithium electrodes during charge process in poly (vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene)-based gel electrolyte were investigated by in situ Raman microscopy, in situ Fourier transform-infrared (FTIR) spectroscopic methods, and charge–discharge, electrochemical impedance spectroscopy techniques. For MCMB electrode, the series phase transitions from initial formation of the dilute stage 1 graphite intercalation compound (GIC) to a stage 4 GIC, then through a stage 3 to stage 2, and finally to stage 1 GIC was proved by in situ Raman spectroscopic measurement. The formation of solid electrolyte interface (SEI) films formed on MCMB and metal lithium electrode was studied by in situ reflectance FTIR spectroscopic method. At MCMB electrode surface, the solvent (mostly ethylene carbonate) decomposed during charging process and ROCO₂Li may be the product. ROCO₂Li, ROLi, and Li₂CO₃ were the main composites of SEI film formed on lithium electrode, not on electrodeposited lithium electrode or lithium foil electrode.     

氟代碳酸乙烯酯添加剂对钠离子电池正极的影响

使用电解液成膜添加剂是一种简单高效的提高电池循环稳定性的方法。氟代碳酸乙烯酯(FEC)的最低未被占据分子轨道(LUMO)能量较低,易被还原,通常被认为是很好的负极成膜添加剂,但因其最高占据分子轨道(HOMO)能量也较低,抗氧化性较好,故其被认为不在正极上发生作用。本工作结合电化学,形貌分析,化学成分表征,原位结构分析等方法研究了FEC添加剂在钠离子电池中的作用。我们发现适量的FEC添加剂不仅可以显著抑制电解液溶剂碳酸丙烯酯(PC)的分解,而且会在正极上形成一层富NaF的保护层,提高循环过程中正极晶格结构稳定性,从而提高电池的循环稳定性。密度泛函理论(DFT)计算表明,FEC之所以能在正极上形成保护层,可能与其容易在正极界面与钠盐阴离子ClO_4~-结合反应有关。     

一种新型复合微孔聚合物电解质及其与锂离子电池负极相容性研究

以介孔分子筛SBA-15为造孔剂和填料, 研究出一种无需使用增塑剂制备复合微孔型聚合物电解质(SBA-15 CMPE)的新方法. 组装Li/SBA-15 CMPE/Li对称电池, 并利用电化学阻抗谱(EIS)技术研究了存放时间、循环伏安(CV)扫描、恒电流极化以及环境温度等对Li/SBA-15 CMPE界面性质的影响. 通过将成膜浆料直接浇铸在用水性粘合剂制备的中间相微球碳(MCMB)电极片上, 制备附有SBA-15 CMPE的一体化电极(MCMB/SBA-15 CMPE). 用该MCMB/SBA-15 CMPE所组装的三电极模拟电池具有良好的循环性能, EIS研究揭示了其首次阴极极化过程中碳电极上SEI膜的形成、生长和稳定的过程.     

锂离子电池电解液中甲醇杂质对石墨电极性能影响机制的电化学阻抗谱研究

运用电化学阻抗谱和循环伏安法研究了在1mol/LLiPF6-EC/DEC/DMC电解液中,不同甲醇杂质含量对石墨电极性能的影响及其机制.结果表明,甲醇对石墨电极性能的影响与电解液中甲醇的含量有关;其对石墨电极性能的影响机制为甲醇在2.0V左右还原生成的甲氧基锂沉积在石墨电极表面上,形成一层初始SEI膜,影响了EC的还原分解成膜过程.     

The understanding of solid electrolyte interface (SEI) formation and mechanism as the effect of flouro-o-phenylenedimaleimaide (F-MI) additive on lithium-ion battery

Solid electrolyte interface (SEI) is a critical factor that influences battery performance. SEI layer is formed by the decomposition of organic and inorganic compounds after the first cycle. This study investigates SEI formation as a product of electrolyte decomposition by the presence of flouro-o-phenylenedimaleimaide (F-MI) additive. The presence of fluorine on the maleimide-based additive can increase storage capacity and reversible discharge capacity due to high electronegativity and high electron-withdrawing group. The electrolyte containing 0.1 wt% of F-MI-based additive can trigger the formation of SEI, which could suppress the decomposition of remaining electrolyte. The reduction potential was 2.35 to 2.21 V vs Li/Li⁺ as examined by cyclic voltammetry (CV). The mesocarbon microbeads (MCMB) cell with F-MI additive showed the lowest SEI resistance (Rsei) at 5898 Ω as evaluated by the electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The morphology and element analysis on the negative electrode after the first charge-discharge cycle were examined by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XPS result showed that MCMB cell with F-MI additive provides a higher intensity of organic compounds (RCH₂OCO₂Li) and thinner SEI than MCMB cell without an additive that provides a higher intensity of inorganic compound (Li₂CO₃ and Li₂O), which leads to the performance decay. It is concluded that attaching the fluorine functional group on the maleimide-based additive forms the ideal SEI formation for lithium-ion battery.     

添加剂氟代乙烯碳酸酯对锂离子电池低温性能影响的机制研究

本文通过磷酸铁锂/碳电池研究了电解液添加剂氟代乙烯碳酸酯（FEC）对电池低温性能的影响. 电池充放电实验证明,FEC添加剂能够在负极表面形成良好的固体电解质界面层（SEI）. 电解液中添加5% FEC后,电池-40 ^oC低温放电容量保持率可以从31.7%提高至43.7%,还提高了电池放电电压平台. 交流阻抗测试表明,FEC的加入能够有效降低电池的界面传荷阻抗（R_ct）. 参比电极测试表明,其主要是降低了碳负极的低温极化.