在鋰金屬電池中, LiTFSI LiFSI LiFNFSI LiPF 6 等鋰鹽的使用可以大大改善鋰金屬電極表面 SEI 層的性能。TFSI - 離子的分解產(chǎn)物是室溫離子液體(RTIL)電解質(zhì)中鋰負(fù)極表面 SEI 的主要成分,這些無機還原產(chǎn)物可提供高鋰離子電導(dǎo)率、高機械模量以抑制鋰枝晶的生長。FSI - 陰離子的還原分解可產(chǎn)生大量的無機鹽如 LiF 、 LiOH 和 LiSO 2 F,這些無機鹽增強了 SEI 層內(nèi)的鋰離子導(dǎo)電性和機械強度。因此,F(xiàn)SI - 有利于形成穩(wěn)固的 SEI 保護(hù)層以防止電解質(zhì)與鋰金屬負(fù)極進(jìn)一步反應(yīng)、抑制鋰枝晶生長,并被描述為電化學(xué)中具有神奇魔力的陰離子 。FNFSI -陰離子在鋰金屬負(fù)極表現(xiàn)出優(yōu)先的還原過程,其還原產(chǎn)物可形成穩(wěn)定、致密的SEI 。當(dāng) LiPF 6 用作鋰鹽時,其還原產(chǎn)物 LiF 在 SEI 的組分中占很大比例,由于無機產(chǎn)物 LiF 熱力學(xué)穩(wěn)定,且具有高的鋰離子電導(dǎo)率、高機械模量,因此該SEI 在循環(huán)過程中可以很好地保護(hù)鋰金屬負(fù)極 。此外,高濃度鋰鹽電解質(zhì)和雙鹽電解質(zhì)也有助于形成性能較好的 SEI。S.-K.Jeong 等人發(fā)現(xiàn)在高濃度電解質(zhì)中形成的 SEI 比常規(guī)濃度中形成的 SEI 更薄,其TEM 圖如圖 1-13 所示,在 1.28 mol kg -1 電解質(zhì)中形成的 SEI 厚度為 35 nm ,在3.27 mol kg -1 電解質(zhì)中形成的 SEI 厚度為 20 nm ,后者表現(xiàn)出更好的性能 。J.Qian 等人將高濃度鋰鹽(4 mol L -1 LiFSI/DME )用于鋰金屬電池,得到了高度致密、具有高鋰離子電導(dǎo)率、穩(wěn)定的 SEI,實現(xiàn)了鋰金屬電極在高電流密度下的高庫侖效率循環(huán)(高達(dá) 99.1% ),同時避免了鋰枝晶的生長 [60] 。R. Miao 等人研究了一種由 LiFSI-LiTFSI/DOL-DME 組成的雙鹽電解質(zhì),在該電解質(zhì)溶液中形成的 SEI 內(nèi)層富含 LiF 無機層、外層為 DOL 聚合物組成的有機層,同時具有較高的機械強度和彈性,可抑制鋰枝晶生長,庫倫效率達(dá) 99% 。F. Wu 等人將 LiTFSI-LiODFB / Pyr 1,2O1 TFS -TEGDME 組成的雙鹽電解質(zhì)用于 Li-S 電池,發(fā)現(xiàn) LiODFB 有助于形成較好的 SEI 層以抑制鋰枝晶的生長、阻止“穿梭效應(yīng)” 。
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