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硅作為潛在的下一代高能鋰離子電池（LIBs）的負(fù)極材料，在充放電過程中會出現(xiàn)大量的體積變化，導(dǎo)致固體電解質(zhì)界面相（SEI）的持續(xù)破裂和（重新）形成，以及電解液和活性鋰的消耗，這會對長期性能產(chǎn)生負(fù)面影響，并阻止富硅負(fù)極的實際應(yīng)用。

明斯特大學(xué)Aurora Gomez-Martin、Tobias Placke等研究了氟化磷苯化合物作為電解液添加劑的SEI形成能力，以提高基于氧化硅（SiO_x）的LIB電池的性能。

圖1. 在NMC523||SiO_x/C軟包電池中研究環(huán)狀磷苯衍生物和FEC添加劑

詳細(xì)來說，這項工作結(jié)合產(chǎn)氣特性、負(fù)極和SEI的形態(tài)變化以及可能的電解液降解分析，研究了NCM523|SiO_x/C軟包電池的電化學(xué)性能。

研究顯示，氟代碳酸乙烯酯和六氟環(huán)三苯衍生物（HFPN）成膜添加劑（FEC/HFPN-衍生物）的協(xié)同改善了電化學(xué)性能，穩(wěn)定了電解液，并改變了負(fù)極SEI的結(jié)構(gòu)。

這種雙添加劑電解液顯著降低了分解的環(huán)狀碳酸烷基酯和鏈狀碳酸烷基酯混合溶劑（LiPF₆作為鋰鹽）的酯交換和低聚化。

圖2. 采用不同電解液的軟包電池的性能

此外，采用雙添加劑的電解液能夠在高溫（60℃）下穩(wěn)定，并使所得電池的阻抗較小。通過XPS表征雙添加劑電解液在負(fù)極上形成的SEI的相對原子濃度，證實了HFPN衍生物的分解，它導(dǎo)致了這樣的假設(shè)：表面可能存在開環(huán)聚合，從而通過環(huán)-環(huán)平衡形成線性聚合磷腈結(jié)構(gòu)或低聚磷腈環(huán)結(jié)構(gòu)。

但是，目前，對負(fù)極表面的氟化環(huán)狀磷苯化合物的預(yù)期分解機(jī)制還沒有足夠的了解，尚無法確定其表面的聚合結(jié)構(gòu)。

圖3. XPS表征：軟包電池中不同電解液的SEI形成后負(fù)極表面的原子濃度

Effective SEI Formation via Phosphazene-Based Electrolyte Additives for Stabilizing Silicon-Based Lithium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202203503

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