物理化学学报 >> 2021, Vol. 37 >> Issue (1): 2007058.doi: 10.3866/PKU.WHXB202007058
所属专题: 金属锂负极
杨世杰1,3, 徐向群2, 程新兵2,*(), 王鑫萌2,4, 陈金秀2,5, 肖也1,3, 袁洪1,3,*(
), 刘鹤1,3, 陈爱兵4, 朱万诚5, 黄佳琦1,3, 张强2
收稿日期:
2020-07-23
录用日期:
2020-08-31
发布日期:
2020-09-04
通讯作者:
程新兵,袁洪
E-mail:cxb12@mails.tsinghua.edu.cn;yuanhong@bit.edu.cn
基金资助:
Shijie Yang1,3, Xiangqun Xu2, Xinbing Cheng2,*(), Xinmeng Wang2,4, Jinxiu Chen2,5, Ye Xiao1,3, Hong Yuan1,3,*(
), He Liu1,3, Aibing Chen4, Wancheng Zhu5, Jiaqi Huang1,3, Qiang Zhang2
Received:
2020-07-23
Accepted:
2020-08-31
Published:
2020-09-04
Contact:
Xinbing Cheng,Hong Yuan
E-mail:cxb12@mails.tsinghua.edu.cn;yuanhong@bit.edu.cn
About author:
Yuan Hong. E-mail: yuanhong@bit.edu.cn Supported by:
摘要:
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(1 mol·L-1 LiPF6-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0.3–0.6 μm增加到0.7–1.3 μm,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。
杨世杰, 徐向群, 程新兵, 王鑫萌, 陈金秀, 肖也, 袁洪, 刘鹤, 陈爱兵, 朱万诚, 黄佳琦, 张强. 柱状金属锂沉积物:电解液添加剂的影响[J]. 物理化学学报, 2021, 37(1), 2007058. doi: 10.3866/PKU.WHXB202007058
Shijie Yang, Xiangqun Xu, Xinbing Cheng, Xinmeng Wang, Jinxiu Chen, Ye Xiao, Hong Yuan, He Liu, Aibing Chen, Wancheng Zhu, Jiaqi Huang, Qiang Zhang. Columnar Lithium Metal Deposits: the Role of Non-Aqueous Electrolyte Additive[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37(1), 2007058. doi: 10.3866/PKU.WHXB202007058
表1
主要实验材料与试剂表"
Reagent | Parameters | Company |
Li mental | Thickness: 50, 600 μm | China Energy Lithium Co., Ltd. Aladdin |
Cu | Thickness: 9 μm | China Energy Lithium Co., Ltd. Aladdin |
CH3CH2OH | 99.8% | Beijing Chemical Plant Co. LTD |
CH3COCH3 | 99.8% | Beijing Chemical Plant Co. LTD |
1 mol∙L−1 LiPF6-ethylene carbonate : diethyl carbonate (1 : 1 by volume) | 99.8% | DoDoChem |
Fluoroethylene carbonate | 99.8% | DoDoChem |
KAPTON tape | – | E. I. Du Pont Company |
HCl | 36.5% | Beijing Chemical Plant Co. LTD |
1 |
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doi: 10.3866/PKU.WHXB202004058 |
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doi: 10.1002/adma.201807131 |
14 |
Xu R. ; Xiao Y. ; Zhang R. ; Cheng X. B. ; Zhao C. Z. ; Zhang X. Q. ; Yan C. ; Zhang Q. ; Huang J. Q. Adv. Mater. 2019, 31, 1808392.
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郭峰; 陈鹏; 康拓; 王亚龙; 刘承浩; 沈炎宾; 卢威; 陈立桅. 物理化学学报, 2019, 35, 1365.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201903008 |
|
19 | Yue X. Y. ; Ma C. ; Bao J. ; Yang S. Y. ; Chen D. ; Wu X. J. ; Zhou Y. N. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37, 2005012. |
岳昕阳; 马萃; 包戬; 杨思宇; 陈东; 吴晓京; 周永宁. 物理化学学报, 2021, 37, 2005012.
doi: 10.3866/PKU.WHXB202005012 |
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doi: 10.1002/adma.201902785 |
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