鋰離子電池陽極固態電解質層的分析

鋰離子電池陽極固態電解質層的分析

由于電解質層對電池的影響巨大，因此電極材料采用硅基鋁合金。因為鋁合金材料在發生鋰化反應時體積將膨脹400%，使已經存在的電解質層破裂，而陽極表面露出有利于鋰電池放電，電解質層不斷破裂將會改善電池的比容量和壽命，因此研究電解質層的形成非常有必要。

分析固態電解質層（SEI）的形成過程可以更加安全和高效地利用新型陽極材料。通過電化學阻抗譜（EIS）和X射線光電子能譜（XPS），研究電解質層和鈦酸鋰陽極的形成，電化學阻抗譜可以通過調節等間距電壓的方法來觀察電解質層的形成，光電子能譜法可以觀察到電解質層的化學組成。

通過掃描式電子顯微鏡看出：硅電極上分布有均勻的黑炭粒和硅顆粒，表明炭包裹硅粒的鋰電池電極材料具有良好的性能；鈦酸鋰電極上的顆粒分布不均勻，并且有些顆粒有棱角，不如硅電極上的顆粒圓滑，顆粒也比較大。

通過X射線光電子能譜的峰值可以看出各化合物出現的時間和相對生成量。從能譜圖分析出，在電極制造過程中，電極暴露在空氣中時硅表面形成SiO2層，2～4min 后 形 成 Li4SiO4。 研 究 發現，電極上殘余LiPF6的增加與氟化物（如LiF）有關，可通過能譜了解電解質層的化學形成過程。

研究還發現，硅陽極上阻抗的降低意味著穩定的電解質層由SiO2、Li4SiO4、LiF 和各種碳酸鹽組成，鈦酸鋰陽極阻抗提高了2倍，說明電解質層沒有完全形成，LiF和各種碳酸鹽是這種鈦酸鋰陽極電解質層的主要組成成分。

刊名：J Appl Electrochem（英）

刊期：2017年第47期

作者：Miriam Steinhauer

編譯：賈春輝