Protecting the Li‐Metal Anode in a Li–O2 Battery by using Boric Acid as an SEI‐Forming Additive

作者: 时间:2019-06-17 点击数:


  锂氧气电池作为一种潜在的能源体系,具有比较高的理论比能量(3458 Wh kg-1相当于锂离子电池的10倍。而锂负极作为锂氧气电池的重要组分,具有较低的还原电势以及较高的理论容量,是一种理想的负极材料,对电池的能量密度和循环寿命起到至关重要的作用。然而, 在循环的过程中由于锂的不均匀沉积与溶解, 致使锂枝晶的发生,并且大量的锂相与电解液被消耗,造成库伦效率的降低和循环寿命的缩短。此外,锂氧气电池这种半开放体系中,少量水和氧气的存在会加剧锂片的腐蚀。本工作采用一种弱酸(硼酸)作为电解液添加剂用于锂氧气电池中。所加入的硼酸易与锂表面的氧化锂或氢氧化锂形成具有O-B-O或者B-O-B共价键的硼酸锂盐,多种分析结果证明该SEI主要成分有(Li2O)m(B2O3)n, LiFLi2CO3等纳米颗粒分布于无定型的保护膜中。多种实验测试表明,该SEI膜能够很好的抑制锂枝晶,有效的阻挡水分,氧气以及电解液对锂片的腐蚀。即使在空气湿度为38%的情况下,锂片暴露于空气中都能够稳定存在5h左右。在氧气条件下,锂对称电池在0.25mA cm-2的电流密度,0.5mAh cm-2的容量下稳定循环860h,并且极化电压小于80 mV。而应用于锂氧气电池时,能够循环146圈,是不加硼酸的6倍左右。

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