锂离子电池锡电极电化学反应研究

由于锡电极在改进锂离子电池的性能方面具有重要意义，因此有必要研究与锡电极相关的电化学反应。介绍了锂离子电池中所涉及到的锡电极电化学反应。由于锡电极不含有任何添加剂，因此其进行的所有氧化和还原反应都基于二氧化锡和氧化锡之间的转化反应，即锂锡合金的形成或氟化亚锡的还原。基于此，分析锡电极电化学反应可促进锂离子电池的开发。试验结果表明，在锂离子电池中二氧化锡电极经过还原反应在阴极生成锡和氧化锂，在反应过程中阳极的二氧化锡会有部分体积损失,同时阳极产生的二氧化锡对产生的金属锡具有钝化作用(使金属表面转化为不易被氧化的状态)，此时若使二氧化锡完全氧化则需要较大的电势且相对较长的氧化时间，因此二氧化锡可逆反应存在的关键问题不是电极的体积膨胀效应或锡颗粒的聚集，而是锂离子在厚度不断增加的二氧化锡层电极处的传输。锂锡合金的氧化受锂离子扩散速率的影响，其中锂离子在二氧化锡层电极处扩散，并且在电势大于2.8V时锡和氟化锡的氧化不可逆，说明在二氧化锡层下面形成氟化锂,其中氟化锡层的形成不影响二氧化锡反应的速率，也不影响锂锡合金反应的速率。当Li+/Li电极处的电势低于0.2V时易形成锂锡合金，在电势为0.3～0.4V时锂锡合金最易被氧化。由于所有这些结论都是基于不同电化学反应，因此对锂离子电池中锡电极电化学反应的研究能够促进对锂离子电池的开发。

刊名：Electrochimica Acta（英）刊期：2015年第179期

作者：Solveig Böhme et al

编译：朱会