基于 LiTFSI/TEGDME 電解液,系統(tǒng)地研究了鋰離子濃度對(duì)鋰空氣電池放電容量的影響。他們發(fā)現(xiàn)鋰離子濃度的增加可能獲得更大的電池放電容量,并且在使用 3M LiTFSI 時(shí),電池的放電容量最高。這是因?yàn)樵阡囯x子濃度較低的條件下,Li 2 O 2在碳表面上傾向通過(guò)表面機(jī)理生長(zhǎng),而在較高的鋰離子濃度下,傾向于溶液途徑生長(zhǎng) 。除了鋰鹽陽(yáng)離子的作用外,McCloskey 等人還證明了鋰鹽的陰離子在鋰空氣電池放電過(guò)程中可以促進(jìn)中間體的溶解。 LiTFSI 和 LiNO 3 加入 DME 中作為電解液,隨著 LiNO 3在鋰鹽中比例的增加,可以觀察到電池容量的提高和環(huán)狀放電產(chǎn)物的形成 。如圖 1-3所示,含有高濃度 NO 3 - 的電解液所組裝的電池,其放電容量是只含有 TFSI - 的電池容量的四倍。這是因?yàn)?NO 3 - 增強(qiáng)了 Li + 在溶液中的穩(wěn)定性,有利于中間體的溶解,從而促進(jìn)從溶液途徑生成 Li 2 O 2 。Aurbach 等人提出,Li 2 O 2 的形態(tài)和數(shù)量受到 Li + 解離程度的影響。在低 DN 溶劑中 Li + 解離程度由對(duì)應(yīng)的陰離子控制,因此在 DME 的電解液中,Li + 締合強(qiáng)度與電解液的離子電導(dǎo)率成反相關(guān)。在 30℃的條件下,1M LiX(X 表示為陰離子)的離子電導(dǎo)率(mS cm -1 )趨勢(shì)如下:FSI - (10.66)> TFSI - (9.46)> Tf - (2.94)> Br -(1.21)> NO 3 - (0.87)> OAc - (0.13)。因此,LiX 的 Li + 締合強(qiáng)度如下:FSI - > TFSI -> Tf - > Br - > NO 3 - > OAc - 。以 1M LiTFSI/LiFSI-DME 作為電解液生成的是厚度較薄狀的 Li 2 O 2 ,而以 1M LiNO 3 /LiOAc-DME 為電解液生成的是環(huán)形顆粒。具有 Li 2 O 2 環(huán)形形態(tài)的電池生成的產(chǎn)物較多且電池的放電容量較高。這項(xiàng)工作表明,在低 DN 溶劑中使用易離解的鋰鹽,其放電過(guò)程將遵循表面生長(zhǎng)機(jī)理,生成均勻的薄膜狀的放電產(chǎn)物;而
在低 DN 溶劑中使用較難解離的鋰鹽,放電過(guò)程遵循的溶液生長(zhǎng)機(jī)理,形成厚且不規(guī)則的放電產(chǎn)物 。
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