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二氟磷酸锂作为电解液添加剂,对锂离子电池性能的影响
二氟磷酸锂(LiPO2F2),CAS:24389-25-1,具有较高的电化学稳定性,可提高非水电解质溶液的电导率,作为电解液添加剂被广泛应用于锂离子电池中。
电解液被称为锂离子电池的血液,锂离子电池的性能依赖于电解液性质的稳定。而电解液添加剂,能够在电极材料表面形成界面膜,有效改善电解液的性质,从而提高锂电池的能量密度和安全性,锂离子电池生产中不可或缺。
锂盐类是比较常见的电解液添加剂。因为锂盐中的锂离子参与界面膜的构建,盐类添加剂形成的界面膜通常具有锂离子导电性,可降低界面阻抗。除二氟磷酸锂(LiPO2F2)外,还有许多可用于构建低阻抗界面膜的锂盐产品,比如四氟磷酸草酸锂(LiPF4C2O4)、四氟草酸硼酸磷酸锂(LiDFBOP)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)等。相比这些锂盐,二氟磷酸锂的效果最好,因此实际中得到广泛应用。
二氟磷酸锂在锂离子电池中的应用效果
1、通过石墨负极界面成膜提高电池的循环稳定性。
二氟磷酸锂可以在石墨负极构建稳定的固体电解质界面(solid-electrolyte interphase, SEI)膜,以解决高载量石墨负极倍率性能和循环稳定性差的问题[1],抑制了电极与电解液之间的副反应,提高了电池的循环寿命,降低了不同充电状态和长循环过程中的电池界面阻抗[2]。
2、改善正极界面膜性质,对正极性能具有促进作用。
二氟磷酸锂也可在正极表面生成稳定的界面膜,能有效抑制电解液的氧化分解并保护电极结构的完整性[3]。
总之,二氟磷酸锂能够在正、负极表面生成稳定的电解质界面膜,稳定电极/电解液界面,抑制电解液分解,降低电池的界面阻抗,从而显著提高电池在高温和低温下的循环稳定性和倍率性能。
相关链接:二氟磷酸锂
参考文献:
[1] KIM K E, JANG J Y, PARK I, et al. A combination of lithium difluorophosphate and vinylene carbonate as reducibleelectrodes at high rates[J]. Electrochemistry communications, 2015, 61: 121-124. DOI: 10.1016/j.elecom.2015.10.013.
[2] LIU Q Q, MA L, DU C Y, et al. Effects of the LiPO2F2 additive on unwanted lithium plating in lithium-ion cells[J] Electrochimica acta, 2018, 263: 237-248. DOI: 10.1016/j.electacta.2018.01.058.
[3] CHEN J W, XING L D, YANG X R, et al. Outstanding electrochemical performance of high-voltage LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 cathode achieved by application of LiPO2F2 electrolyte additive[J]. Electrochimica acta, 2018, 290: 568-576. DOI: 10.1016/j.electacta.2018.09.077.