電解液一般由鋰鹽和溶劑組成,因此在組成一種穩(wěn)定的電解液時,鋰鹽也起著至關(guān)重要的作用。鋰空氣電池的鋰鹽必須滿足以下基本要求:(1)鋰鹽在溶劑中具有良好的溶解性,以及滿足鋰離子的快速傳輸;(2)陰離子與溶劑能穩(wěn)定共存,(3)在所需反應(yīng)的電位下穩(wěn)定,特別是在有氧還原物質(zhì)存在的情況下;(4)陰離子與電池組件穩(wěn)定共存,例如隔膜、集流體和電池殼 。常用于鋰空氣電池的鋰鹽有 LiPF 6 、LiBF 4 、LiTFSA、LiClO 4 、LiNO 3 ,通過 X 射線光電子能譜(XPS)對一系列鋰鹽在鋰空氣電池中進行測試 。發(fā)現(xiàn) LiPF 6 會與 Li 2 O 2反應(yīng);此外,當(dāng)使用 LiBF 4 ,LiPF 6 和 LiTFSA 作為鋰鹽時,陰離子會發(fā)生分解 。相對而言,LiClO 4 是對 O 2 - 較為穩(wěn)定的一種鋰鹽。然而,Shao 等人提出不同的觀點,他們通過測試顯示 LiClO 4 在富含 O 2 的環(huán)境中不穩(wěn)定。Xu 和 Zhang 等人以 TEGDME 作為溶劑研究了七種鋰鹽的穩(wěn)定性和性能,包括LiBF 4 ,LiBr,LiBOB,LiPF 6 , LiTFSI,LiTf 和 LiClO 4 。電池放電容量按 LiTFSI,LiTf,LiPF 6 ,LiClO 4 ,LiBF 4 的順序降低。此外 LiBr,LiBOB 和 LiClO 4 在電池的循環(huán)中是穩(wěn)定的;而 LiTFSI,LiTf 和 LiPF 6 在循環(huán)過程在中會分解。LiBF 4 和 LiBOB 是最不穩(wěn)定的,在循環(huán)過程中會產(chǎn)生大量副產(chǎn)物。由以上分析可以推斷,鋰鹽陰離子對電池的穩(wěn)定性具有不可忽視的影響。LiNO 3 應(yīng)用于鋰空氣電池電解液中,能夠產(chǎn)生氧化還原電對,促進 Li 2 O 2 的分解。但是 NO 2 - /NO 2 氧化還原反應(yīng)在 TMS 之外的電解液中效果不明顯,這是因為 NO 2 - /NO 2氧化還原反應(yīng)受到溶劑 DN 和介電常數(shù)的影響。高 DN 溶劑容易與 Li 片發(fā)生反應(yīng),會阻礙 NO 2 - (反應(yīng) 1)的形成。TMS 具有高的介電常數(shù)和低的 DN 值,這有利于 NO 2 - /NO 2氧化還原穿梭反應(yīng)。在電解液中加入 LiNO 3 會穩(wěn)定在 Li 片上的 SEI 膜,能夠有效的保護 Li 片 。
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