中科院宁波材料所在锂离子电池循环稳定性机理研究方面取得进展 如何在现有锂离子电池可用电极材料体系的前提下,提高锂离子电池性能特别是其循环稳定性是目前全世界研究的重点和热点。 固体电解质界面膜,即 SEI(Solid Electrolyte Interface)膜是在液态电解液锂离子电池首次(或前几次)充放电过程中 , 电极材料与电解液在固液界面上发生反应,形成一层具有保护功能、覆盖于电极材料 ( 尤其是负极 )表面的具有固体电解质特征的钝化界面层。虽然不同电解液能够在很大程度上影响电池的性能,但是其内在机理即不同电解液所形成的 SEI 膜结构、化学组成与电池的关系长久以来由于缺乏有效研究手段而被忽视。 中科院宁波材料所所属新能源所沈彩博士及其研究团队最近通过利用原位电化学原子力显微镜实时研究了以碳酸乙烯酯 (EC) 和氟代碳酸乙烯酯 (FEC) 为基础电解液的 SEI 膜的生长过程,发现这两种电解液所形成的SEI 膜在成膜电位、致密性、稳定性和厚度上区别显著,结合 XPS 光谱分析,研究者发现 FEC 电解液所形成的SEI 膜中含有较多的 LiF 无机盐,由于 LiF 具有较好的硬度和稳定性,结合其 SEI 膜的致密性由此解释了 FEC 电解液成膜稳定性的机理。 电化学原子力显微镜结合光谱技术,有望成为锂离子电池电解液和添加剂成膜机制的有力表征手段,加快各种电解液和添加剂的优化筛选过程。 上述工作得到了国家自然科学基金青年项目、中科院青年创新促进会的资助。(中科院宁波材料所)