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正极材料钴酸锂表面固体电解质相界面膜的研究*

2013-10-17任春燕刘大凡张晓行

无机盐工业 2013年12期

王 坤,张 玥,任春燕,刘大凡,赵 洪,安 峰,张晓行

(中海油天津化工研究设计院,天津 300131)

对锂离子电池SEI膜的研究最初主要集中在负极方面,对于正极表面SEI膜的研究直到近年才得到重视。经研究发现:正极活性物质表面被一层表面膜所包覆,这层膜与电极和电解液的相互作用有关,它对电极的阻抗和动力学特性有很大影响。目前普遍认为,在锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层,具有固体电解质的特征,是电子绝缘体,同时也是Li+的优良导体,因此这层钝化膜被称为固体电解质相界面膜,简称 SEI膜[1-4]。SEI膜是锂离子电池中锂离子进入材料内部的通道,锂离子在SEI膜中的传输性能将影响到电池充放电特性,从而对电池的倍率性能产生影响。LiCoO2作为目前广泛应用的锂离子电池正极材料,具有电压高、放电平稳、比能量高、电化学性能稳定等优点。笔者采用循环伏安方法和交流阻抗方法对正极材料LiCoO2表面的SEI膜进行初步研究。

1 实验部分

1.1 电池装配

按质量比将90%LiCoO2(中海油天津化工研究设计院)、5%聚偏二氟乙烯(PVDF)黏合剂(日本吴羽)和5%乙炔黑(上海昊华)制成电极浆料,然后把浆料均匀涂覆在铝片上,将涂好的铝片放入干燥箱烘干,得到正极极片。以金属锂片作为负极,Celgard 2400聚丙烯复合膜为隔膜,1 mol/L LiPF6/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)(EC 与 DMC 的体积比为1︰1)为基础电解液(天津市金牛电池材料有限公司),在手套箱中[φ(H2O)<1×10-6,φ(O2)<1×10-6]组装成CR2025扣式电池。……

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