利用原位氟化保护层改善三维锡锂合金/碳纸负极贫电解液下性能

摘要

金属锂具有最高的理论比容量(3860mAh·g-1)和最低的还原电势(-3.04V),是新型高能量密度电池负极材料的最佳选择之一.然而由于金属锂负极表面自发生成的固态电解质界面(SEI)十分不稳定,导致锂枝晶的产生和电池容量快速衰减,严重限制了锂金属电池的商业化应用.因此,本工作利用碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯(DTFEC)添加剂在三维锡锂合金/碳纸负极(SnLi/Cp)表面原位构筑了高机械强度和离子穿透性的含氟化物(LiF和SnF2)保护层,有效地改善了锂负极的倍率性能和循环稳定性.结果显示,SnLi/Cp对称电池在8mA·cm-2的电流密度下经过100次循环后过电位仅为90mV.当将电解液降低到12 μL(1.5 μL·(mAh)-1)时,在5 mA·cm-2的电流密度下对称电池仍具有优异的稳定性;SnLi/Cp||NMC811电池在1C(1.5mA·cm-2)条件下能稳定循环300圈以上,库伦效率高达98.1％.这种方法能够显著改善锂金属负极的循环稳定性,有助于实现高能量密度锂金属电池的实际应用.