高温锂电池：混盐电解液体系探究

实验在手套箱中进行。将EC、EMC按体积比3∶7加入聚四氟乙烯瓶中配成混合溶剂，再将锂盐LiTFSI和LiODFB按不同物质的量比(见表1)溶解于上述溶液中。配制后封口，静置24h后待用。

Al/Li半电池在不同电解液中的LSV测试结果见图1。从图1可知，Al/Li半电池在5组电解液中进行LSV测试，电流强度在3.1V处开始增加，对应着LiODFB的氧化分解。 

随着LiODFB加入量的增加，各电解液体系的氧化电流强度也随之增强。Al/Li半电池在不同电解液中的CV测试结果见图2。从图2可知，所有电解液的首次循环，在3.1V处均有电流增强的现象，随着循环次数的增加，E1电解液的腐蚀电流进一步增大，而其余电解液的腐蚀电流都趋于稳定。据此认为，E1电解液在70℃下不能完全抑制铝箔腐蚀。 CV测试结果表明，在70℃下，LiODFB的加入，可缓解LiTFSI基电解液对铝箔的腐蚀，但含量要超过0.3mol/L。

LiCoO2/Li半电池在不同电解液中的循环性能见图3。从图3可知，E1组半电池在70℃下循环60次以后，放电比容量骤然下降，原因在于E1电解液不能完全抑制铝箔腐蚀，导致正极材料从集流体上脱落。 

LiCoO2/Li半电池在不同电解液中倍率性能测试结果见图4。从图4 可知，在不同倍率下，E3和E4组半电池的放电比容量要高于其余3种电解液体系的。在经过高倍率的充放电后，E3和E4组半电池的容量衰减也相对较缓。这说明，E3和E4电解液体系在充放电过程中，电极表面形成的CEI膜足够稳定，能抑制高倍率充放电过程的极化现象，减轻不可逆容量损失。

LiCoO2/Li半电池在不同电解液中的CV曲线见图5。不同电解液的离子电导率见图6。从图5可知，每组半电池均有一对氧化还原峰，分别对应于Li+的嵌脱过程。

E1和E5组半电池氧化峰和还原峰之间的电势差偏大，表明这两组半电池的极化现象较明显，原因是E1电解液中的LiODFB含量较少，在 70℃ 高温下不能完全抑制铝箔腐蚀，从而导致电池的极化现象加剧。从图6可知，E5电解液中的LiODFB含量过多，导致电解液体系的离子电导率降低,使得电池的极化现象加剧。对比图5中各组半电池的峰电流比可知，E3和E4组半电池的比值最接近1，说明可逆性最好。这也表明，E3和E4电解液可在电极表面形成优异的CEI膜。

LiCoO2/Li半电池在不同电解液中的首次充放电曲线见图7。由图7数据计算可知，各个电解液体系下的半电池，首次循环的库仑效率均较低，E1~ E5组半电池首次循环的库仑效率分别为98.1%、98.3%、96.9%、97.3%和96.2%，原因在于半电池在首次循环过程中，会消耗一部分的Li+在电极表面形成CEI膜。E1和E2组半电池的放电比容量较高，是因为LiTFSI的含量较高，使得电解液离子电导率增大。

LiCoO2/Li半电池在不同电解液中EIS见图8。从图8( a)可知，随着LiODFB的含量增加，阻抗增大。这是由于LiODFB的加入导致Li+电导率下降，使得电子传输和离子扩散减慢。前25次循环性能测试的结果(图3)也表明，随着LiODFB的含量增加，放电比容量降低，二者可以互相佐证。

LiCoO2/Li半电池在不同电解液中循环后，电极表面的SEM测试结果见图9。E1组半电池在循环的过程中，铝箔被腐蚀，导致电极材料从铝箔上脱落，电池在循环到100次之前就已经失效，而其余4种电解液体系下的半电池均能循环100次。