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有机溶剂的主体

2021-09-08 18:20:48

有机溶剂是液体电解质的主体,可以解离锂盐,为锂离子的导电提供介质。锂金属电池中有机溶剂的选择需要考虑活性金属锂阳极的影响,无论是具有优良成膜性能的有机溶剂还是具有较好还原稳定性的有机溶剂。此外,在选择有机溶剂时还应考虑阳极的影响。例如,在锂氧电池和锂硫电池系统中,有机溶剂对放电中间体的反应具有良好的化学稳定性。

氯代碳酸乙烯酯

碳酸盐类溶剂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电常数和良好的氧化稳定性,因而被广泛应用于锂离子电池。然而,由于活性金属锂的影响,这些碳酸盐溶剂在锂金属电池中的应用受到限制。此外,碳酸盐溶剂可与聚硫化锂、超氧阴离子等放电中间体反应,限制了二溴新戊二醇溶剂在锂硫电池和锂氧电池中的应用。研究了不同碳酸盐溶剂对金属锂形貌和库仑效率的影响。结果表明,环状碳酸盐比线状碳酸盐具有更均匀的锂沉积和更高的库仑效率。在环状碳酸盐溶剂中,十溴二苯乙烷和氯代碳酸乙烯酯的库仑效率较低 ,常用的有机成膜添加剂 fec 的库仑效率优。根据乌尔巴赫等人提出的机理,碳酸锂在金属锂表面的还原分解主要形成碳酸锂(rco3li,r 为烷基) ,对金属锂的保护作用较弱。在金属锂阳极表面,fec 可以分解形成致密、稳定、富锂的 sei 膜。研究表明,高比表面积的锂和金属锂可以抑制树枝晶的生长。同时具有较低的电导率和较高的电化学稳定性,能有效地钝化锂金属阳极表面,保护锂金属阳极。因此,具有优良成膜性能的碳酸盐溶剂可用于锂金属电池。采用Amine等方法对不同取代基的环状碳酸酯溶剂进行了研究。结果表明,非取代的 ec 不能在金属锂表面形成有效的电子膜,而取代的环状氯代碳酸乙烯酯溶剂[ fec 和 dfec ]能在金属锂表面形成保护膜,提高了金属锂阳极的循环稳定性。但是,氟烷基和烷氧基取代基对金属锂阳极有害。

二溴新戊二醇


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