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有機溶劑的主體

2021-09-08 18:20:48

有機溶劑是液體電解質的主體,可以解離鋰鹽,為鋰離子的導電提供介質。鋰金屬電池中有機溶劑的選擇需要考慮活性金屬鋰陽極的影響,無論是具有優良成膜性能的有機溶劑還是具有較好還原穩定性的有機溶劑。此外,在選擇有機溶劑時還應考慮陽極的影響。例如,在鋰氧電池和鋰硫電池系統中,有機溶劑對放電中間體的反應具有良好的化學穩定性。

氯代碳酸乙烯酯

碳酸鹽類溶劑如氯代碳酸乙烯酯、二溴新戊二醇十溴二苯乙烷等具有高介電常數和良好的氧化穩定性,因而被廣泛應用于鋰離子電池。然而,由于活性金屬鋰的影響,這些碳酸鹽溶劑在鋰金屬電池中的應用受到限制。此外,碳酸鹽溶劑可與聚硫化鋰、超氧陰離子等放電中間體反應,限制了二溴新戊二醇溶劑在鋰硫電池和鋰氧電池中的應用。研究了不同碳酸鹽溶劑對金屬鋰形貌和庫侖效率的影響。結果表明,環狀碳酸鹽比線狀碳酸鹽具有更均勻的鋰沉積和更高的庫侖效率。在環狀碳酸鹽溶劑中,十溴二苯乙烷和氯代碳酸乙烯酯的庫侖效率較低 ,常用的有機成膜添加劑 fec 的庫侖效率優。根據烏爾巴赫等人提出的機理,碳酸鋰在金屬鋰表面的還原分解主要形成碳酸鋰(rco3li,r 為烷基) ,對金屬鋰的保護作用較弱。在金屬鋰陽極表面,fec 可以分解形成致密、穩定、富鋰的 sei 膜。研究表明,高比表面積的鋰和金屬鋰可以抑制樹枝晶的生長。同時具有較低的電導率和較高的電化學穩定性,能有效地鈍化鋰金屬陽極表面,保護鋰金屬陽極。因此,具有優良成膜性能的碳酸鹽溶劑可用于鋰金屬電池。采用Amine等方法對不同取代基的環狀碳酸酯溶劑進行了研究。結果表明,非取代的 ec 不能在金屬鋰表面形成有效的電子膜,而取代的環狀氯代碳酸乙烯酯溶劑[ fec 和 dfec ]能在金屬鋰表面形成保護膜,提高了金屬鋰陽極的循環穩定性。但是,氟烷基和烷氧基取代基對金屬鋰陽極有害。

二溴新戊二醇


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