硅碳负极的失效机理与FEC的改善作用

O646; 采用含和不含氟代碳酸乙烯酯(FEC)的电解液,研究了 一种硅碳材料作为锂离子电池负极的充放电行为,对充放电循环前后的硅碳电极进行了组成和形貌的谱学表征,并通过计算比较了电解液主要成分的还原活性.结果表明:不含FEC的电解液,硅碳负极首次充放电库伦效率低、容量衰减快,这是因为硅碳表面不能形成稳定的SEI,嵌锂后体积膨胀使SEI开裂,电解液持续分解.相反,含FEC的电解液,因FEC比电解液其他组分更容易在硅碳负极上还原,生成含氟的聚合物,形成稳定的SEI,抑制电解液还原分解,并缓冲硅碳负极的体积膨胀,从而显著提高库伦效率和循环稳定性.添加5％的FEC,硅碳负极首次充放电库伦效率从83％...

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Published in华南师范大学学报（自然科学版） Vol. 56; no. 2; pp. 18 - 24
Main Authors 王海, 李素丽, 郭若愚, 黄玲玲, 黄浩南, 陈帅, 许梦清, 李伟善
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 珠海冠宇电池股份有限公司,珠海 519180%珠海冠宇电池股份有限公司,珠海 519180%华南师范大学化学学院,锂离子电池材料国家地方联合工程研究中心,广州 510006 2024
华南师范大学化学学院,锂离子电池材料国家地方联合工程研究中心,广州 510006
Subjects
氟代碳酸乙烯酯
硅碳负极
Si-C anode
FEC
锂离子电池
capacity degradation
失效
lithium-ion battery
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ISSN1000-5463
DOI10.6054/j.jscnun.2024018

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Summary:O646; 采用含和不含氟代碳酸乙烯酯(FEC)的电解液,研究了 一种硅碳材料作为锂离子电池负极的充放电行为,对充放电循环前后的硅碳电极进行了组成和形貌的谱学表征,并通过计算比较了电解液主要成分的还原活性.结果表明:不含FEC的电解液,硅碳负极首次充放电库伦效率低、容量衰减快,这是因为硅碳表面不能形成稳定的SEI,嵌锂后体积膨胀使SEI开裂,电解液持续分解.相反,含FEC的电解液,因FEC比电解液其他组分更容易在硅碳负极上还原,生成含氟的聚合物,形成稳定的SEI,抑制电解液还原分解,并缓冲硅碳负极的体积膨胀,从而显著提高库伦效率和循环稳定性.添加5％的FEC,硅碳负极首次充放电库伦效率从83％提高到86％;添加10％的FEC,0.2 C充放电循环50次后,硅碳负极的容量保持率从28％提高到75％.
ISSN:1000-5463
DOI:10.6054/j.jscnun.2024018