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鋰電池正極成膜添加劑的介紹

2022.9.13

  目前常見的鋰離子電池正極材料主要包括LCO、NCM、NCA、LFP、LMO等體系,正極材料常見的問題主要包括對電解液的催化、過渡金屬元素的溶解等,正極成膜添加劑能夠阻止電解液在正極表面的分解,減少過渡金屬元素的溶解。Lee等人研究顯示三氟乙基甲基碳酸酯(FEMC)能夠形成穩(wěn)定的正極膜,從而提升NCM523材料在4.6V高電壓下的穩(wěn)定性。此外3,3,3-三氟丙酸甲酯(MTFP)和3,3,3-三氟丙酸乙酯(ETFP)能夠在正極表面生成更薄、更穩(wěn)定的CEI膜,顯著提升NCM111/石墨電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

  一些含有磷和氮的氟代添加劑也能夠有效的改善電池的高電壓循環(huán)穩(wěn)定性,例如乙氧基(五氟)環(huán)三磷腈(PFN)能夠有效的提升LNMO材料的高電壓穩(wěn)定性,研究表明PFN能夠在正極表面產(chǎn)生線狀聚合物、聚環(huán)狀聚合物、LiNO3和RONO2Li等產(chǎn)物,從而在正極表面生成一層較薄切致密的CEI膜,從而有效的抑制電解液的分解。三(五氟苯基)膦(TPFPP)同樣能夠在正極表面氧化分解,形成更穩(wěn)定的SEI膜,4-(三氟甲基磺?;┍郊纂妫?-TB)同樣能夠有效的改善LNMO材料在5V高電壓下的穩(wěn)定性。

  除了常見的含氟有機物之外,一些含F(xiàn)的鋰鹽也常被用來作為正極成膜添加劑,例如1%的LiPO2F2就能夠有效的提升NCM523材料的首次庫倫效率和常溫、高溫循環(huán)穩(wěn)定性,這主要是因為LiPO2F2在循環(huán)的過程中能夠形成LiF和Li3PO4,從而形成穩(wěn)定的界面膜,減少副反應,并減少電池在高溫存儲時的自放電。Hu等人研究發(fā)現(xiàn)LiDFOB也能夠有效的改善電池的高電壓循環(huán)穩(wěn)定性,這主要是因為LiDFOB在4.35V以上時能夠在正極表面發(fā)生分解,生成富B、F的正極界面膜,從而減少電解液在正極表面的穩(wěn)定性。

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