Nature Nanotechnology:锂电池电解质界面结构中的LiH、LiF
纳米技术 纳米 2021-01-30

对固体电解质界面结构(SEI)组成的深入理解对发展锂金属相关高能量电池尤为重要,在这个问题中有着较大争议的一点在于LiH在固体电解液界面上的存在形式。有鉴于此,布鲁克海文国家实验室Enyuan Hu、Xiao-Qing Yang,美国太平洋西北国家实验室Jie Xiao等报道了通过X射线中子衍射、对分布函数分析(PDF)方法,Li金属阳极在SEI界面上的LiH、LiF进行分析

本文要点:

(1)

在碳酸盐和醚类电解质中,和盐浓度较低/较高的多种条件中都进行了分析实验,发现较低/较高的盐浓度条件中LiH在SEI界面上的含量都非常高,是一种主要组分,进一步的通过暴露潮湿气氛验证其化学组成,讨论了文献中将其误认为LiF的现象(LiH(4.084 Å)和LiF(4.026 Å)的晶格参数类似、XRD数据类似。LiH对环境气氛非常敏感,在暴露空气中~1 s就能够导致LiH分解,因此难以检测)。

(2)

界面上的LiF和块体结构的LiF不同,表现出更大的晶格参数、较小的晶粒尺寸(<3 nm),这可能是因为在界面上形成LiHxF1-x导致。在高浓度电解液条件中进行定量表征发现,界面LiF的含量更多、比低电解液条件中的死Li更少,从而形成了更高的电化学性能和更高的库伦效率。

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参考文献

Shadike, Z., Lee, H., Borodin, O. et al. Identification of LiH and nanocrystalline LiF in the solid–electrolyte interphase of lithium metal anodes. Nat. Nanotechnol. (2021).

DOI: 10.1038/s41565-020-00845-5

https://www.nature.com/articles/s41565-020-00845-5


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