【通用】添加剂成膜机理研究.ppt

︵。︵ ︵。︵ ︵。︵ * 原子力显微镜原位观察锂离子电池 石墨负电极表面成膜 王霹霹 整理：研发部 IBA2013 作者：Zempachi Ogumi, Yasuhiro Domi, Takayuki Doi, and Takeshi Abe SEI膜在高定向热解石墨HOPG的形成 ︵。︵ * SEI膜在高定向热解石墨HOPG的形成 图解： 1、对应a图，EC溶剂化锂在插入石墨之前 2、溶剂化锂盐在首次充电1.0V插入石墨形成山状结构。 3、溶剂化锂盐在0.8V发生还原分解形成包状结构。 4、溶剂在0.65V在石墨表面发生还原分解形成沉积层。 说明：HOPG，是一种新型高纯度炭材料，是热解石墨经高温高压处理后制得的一种新型炭材料，其性能接近单晶石墨 ︵。︵ * 1 M LiClO4 / PC + 3 wt % 添加剂充放电特性 VC/FEC/ES可以形成稳定的表面膜，充放电特性VC＞FEC~ES ︵。︵ * 1 M LiClO4 / PC + 3 wt % 添加剂首次沉积层表面状态及厚度 VC/FEC/ES成膜厚度：VC＜FEC＜ES ︵。︵ * 添加剂在PC体系中的还原电位 添加剂在PC体系中还原电位：VC＞FEC＞ES＞PC共嵌脱出。 ︵。︵ * 锂盐对电化学性能及表面膜的影响 各种锂盐，放电容量越大，表面膜的电阻越小 电化学性能与表面膜的组成有关 ︵。︵ * 石墨基面对SEI膜的组成的影响 碳酸盐会在基面的形成的表面膜占有较大比例，在交叉的边缘平面则没有发现。 ︵。︵ * 研究对象：AFM电池和HOPG ︵。︵ * 主要内容 添加剂对成膜的影响，溶剂对成膜的影响，锂盐对成膜的影响 ︵。︵ * AFM原子力显微镜对HOPG侧面观测 精细离子，凸起物0.1um 粒状沉积物0.3-3um ︵。︵ * 接触模式AFM扫描去掉的表面膜 不加添加剂，沉积层被去掉后，重复扫描后凸起物依旧能出现 ︵。︵ * 剩余表面层作为SEI膜的作用 不加添加刮掉后其上会进一步形成沉积层，电解液会一步还原分解。 ︵。︵ * 添加剂对于表面成膜的作用 成膜添加剂的还原电位（超过1.1V）高于EC的还原电位 ︵。︵ * AFM对HOPG侧面观测（加入VC） 加入添加剂后可以观测到与不加入添加剂类似的表面形态的变化 ︵。︵ * 刮去沉积层加入EC基2%的VC 加入VC后，精细离子在扫描10圈后几乎消失，同时大于1um的粗离子出现，即使在扫描30圈后依然存在。 ︵。︵ * 刮去沉积层加入PC基2%的vc 除去PC基电解液形成的沉积层所用的扫描探针的数量远远大于EC/DEC基电解液（均含添加剂）。说明PC基电解液形成更稳定更薄的表面膜。 ︵。︵ * Vc添加剂对于表面SEI膜的作用 计入添加剂后在第二圈几乎没有沉积层沉积。 保留的表面膜在第二圈阻止电解液的进一步分解。 ︵。︵ * 沉积层厚度对比 形成的膜越薄，所需要AFM除去表面膜的探针数量时间就越多。 成膜添加剂在PC基电解液中可以形成薄且致密的表面膜。 ︵。︵ * 1、EC基形成的表面膜存在功能化的分配。 2、VC/FEC/VEC的加入使得EC基电解液形成的表面膜更薄具有一致性。 3、添加剂对PC基添加剂可以形成更薄更致密的稳定的固体膜 ︵。︵ * 溶剂化锂盐分解，凸起颗粒 溶剂分解 添加剂的分解 锂盐对表面结晶度的影响 ︵。︵ * AFM在3V对HOPG的观测 AFM在3V条件下对HOPG的 观测，历经12小时后没有发生明显的变化，说明HOPG基面试相当惰性的也没进行分解和锂离子的嵌入。 ︵。︵ * ︵。︵ ︵。︵