鋰離子電池錫電極電化學反應研究

鋰離子電池錫電極電化學反應研究

由于錫電極在改進鋰離子電池的性能方面具有重要意義，因此有必要研究與錫電極相關的電化學反應。介紹了鋰離子電池中所涉及到的錫電極電化學反應。由于錫電極不含有任何添加劑，因此其進行的所有氧化和還原反應都基于二氧化錫和氧化錫之間的轉化反應，即鋰錫合金的形成或氟化亞錫的還原。基于此，分析錫電極電化學反應可促進鋰離子電池的開發。試驗結果表明，在鋰離子電池中二氧化錫電極經過還原反應在陰極生成錫和氧化鋰，在反應過程中陽極的二氧化錫會有部分體積損失,同時陽極產生的二氧化錫對產生的金屬錫具有鈍化作用(使金屬表面轉化為不易被氧化的狀態)，此時若使二氧化錫完全氧化則需要較大的電勢且相對較長的氧化時間，因此二氧化錫可逆反應存在的關鍵問題不是電極的體積膨脹效應或錫顆粒的聚集，而是鋰離子在厚度不斷增加的二氧化錫層電極處的傳輸。鋰錫合金的氧化受鋰離子擴散速率的影響，其中鋰離子在二氧化錫層電極處擴散，并且在電勢大于2.8V時錫和氟化錫的氧化不可逆，說明在二氧化錫層下面形成氟化鋰,其中氟化錫層的形成不影響二氧化錫反應的速率，也不影響鋰錫合金反應的速率。當Li+/Li電極處的電勢低于0.2V時易形成鋰錫合金，在電勢為0.3～0.4V時鋰錫合金最易被氧化。由于所有這些結論都是基于不同電化學反應，因此對鋰離子電池中錫電極電化學反應的研究能夠促進對鋰離子電池的開發。

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

作者：Solveig B?hme et al

編譯：朱會