雙離子電池(DIBs)由于其低材料成本、高功率能力和環(huán)境友好性,在能源儲存方面顯示出良好的前景。然而,作為陰極的石墨總是受到結(jié)構(gòu)破壞和電極/電解質(zhì)界面不穩(wěn)定的影響,這大大降低了其電化學性能。
山東大學楊劍、中國石油大學(華東)顧鑫等將三(三甲基硅)亞磷酸酯(TMSP)用作電解液添加劑加入,以改善電化學性能。
圖1. 電化學性能
盡管TMSP曾經(jīng)用于傳統(tǒng)的LIBs,但這項工作首次報道其作為DIBs的電解液添加劑。與LIBs的情況不同,在DIBs中跨越石墨正極電解質(zhì)界面(CEI)層傳輸?shù)氖谴蟮年庪x子,而不是小的鋰離子。X射線光電子能譜(XPS)和ToF-SIMS表明,由TMSP分解產(chǎn)生的原位CEI層具有較少的LiF,但有較多的SiO-和PO2-,表明TMSP有效地抑制了電解液鹽的分解,電解液的NMR也支持這一結(jié)果,在加入TMSP后,電解液鹽類的典型水解產(chǎn)物HF和P2O2F-大大減少。因此,電極的穩(wěn)定性和反應的可逆性得到了改善。
圖2. TMSP的作用
同時,高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)和ToF-SIMS表明,TMSP衍生的CEI層是均勻和薄的,從而提高了電荷轉(zhuǎn)移的動力學。因此,由TMSP誘導的優(yōu)異性能在石墨中得到證明,其顯示出超快的倍率能力(30C時≈96.8%)和超穩(wěn)定的循環(huán)性能(10C時3000次循環(huán)后為92.5%,20C時3000次循環(huán)后為88.7%)。這些結(jié)果證明了石墨上的CEI層在DIBs中的巨大潛力。
圖3. CEI的表征
Highly Durable and Ultrafast Cycling of Dual-Ion Batteries via In Situ Construction of Cathode–Electrolyte Interphase. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202253
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