最好的锂電解液是哪種?
理解锂电极在DN基电解液中(LiAsF6-DN/TBA)的优异性能对改进商品化锂蓄电池的性能是非常重要的。这是因为它是到目前为止文献中报道的金属锂蓄电池最优的电解液体系,它有可能在商品化锂蓄电池中得到应用。在DN基电解液中,锂的循环效率非常高,锂的沉积形态也非常光滑,这主要是由于锂在DN基电解液中,其表面的I膜主要由一些离子组分如HCOOLi、CH3CH20CH20Li(DN还原产物)、LiF和LixAsFy(锂盐还原产物)以及DN的低聚物(DN还原产物)组成。DN的低聚物不溶于电解液,而且由于它们含有0Li+边基团(Edge groups)而粘结在锂电极表面上,由于在这一溶剂中锂电极SEI膜含有这一弹性组分,而使锂电极表面EI膜非常柔韧。因此锂在这一电解液体系中沉积或溶解时,能更好地适应金属锂的体积变化,所以能够为锂的沉积提供更好的钝化。


充放電電流密度對锂電極性能的影響及容量衰減機制锂電極表面總是覆蓋著一層由Li20-LiOH組成的原始膜,當它浸沒在DW基電解液中時,它們仍然具有一定的穩定性。當它以較低的速率放電時,這層原始膜並不是很快的發生變化,而是保持著部分的穩定性。隨後,由于只有部分的锂表面與電解液的組分發生反應,而另一部分仍然保持著原有的表面化合物,導致锂電極的表面變得非常不均勻。因此在上述情況下,锂電極的表面是不均勻的和馬賽克狀的,從而導致锂沈積過程的不均勻性,也就産生了枝晶,锂被腐蝕的速度加快,這樣整個電池的性能,從循環壽命的角度來說,就變得很差。
當這些锂電池體系以較高的速率放電時,覆蓋在原始表面膜下面的锂會很快被耗竭,因此這些表面就會變得非常不穩定,很快被由溶劑還原産物組成的SEI膜所取代,這樣锂的沈積過程就可能非常均勻,锂的沈積形態也比較光滑。
雖然在DN基電解液中,锂電極表面的鈍化非常有效,但是要得到完全致密均一、一點缺陷都沒有的SEI膜幾乎是不可能的。因此在充放電過程中,锂電極與電解液之間不可避免地存在一些小規模反應,循環過程中電解液與锂的不斷反應,消耗掉電池中有限的锂和電解液是限制電池循環壽命的重要原因,它最終導致了電池的破壞。
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