Імпедансні дослідження шпінель LiMn2o4 електрод / електроліт

Процес формування міжфазних твердим електролітом (SEI) плівки на шпінелі LiMn2O4 поверхні електрода вивчали спектроскопії електрохімічного імпедансу (EIS) під час початкової зберігання в 1 моль / л LiPF6-EC: DMC: DEC електроліту і в подальшому першого заряду-циклу розрядки. Було показано, що товщина SEI плівка зростає із збільшенням строку зберігання, та спонтанної реакції, що протікають між шпінелі LiMn2O4 електродом і електролітом може бути попереджено плівка SEI. У першому заряд-розряд цикл, наступний за зберігання, електроліт окислення в поєднанні з літій-іонний вставки свідчать в якості основного походження збільшити опір плівки SEI. Результати також підтверджують, що зміни опору переносу заряду (Rct) з потенціалу електрода (Е) можуть бути добре описані з використанням класичного рівняння.

Ключові слова. Літій-іонні акумулятори; SEI плівки; спектроскопії електрохімічного імпедансу; шпінель LiMn2O4

1. Вступ

Іонно - літієві батареї , використовуючи літій -метал- кисень матеріали ( LiMO2 , де M = Co , Ni , Mn та інших металів) , а позитивний електрод і вуглецевих матеріалів у якості негативних електродів , є привабливими внаслідок їх високою щільністю енергії та високої потужності щільність і широко

використовуваних для подачі електричної енергії в портативних електронних пристроях і ( гібридні ) електричних транспортних засобів [1-3]. Так як початкова комерціалізацію літій -іонних батарей в 1990 році [ 1] , інтенсивні зусилля в дослідження і розробки були витримані , щоб поліпшити характеристики батареї.

Незадовільний такі проблеми , як зникають потенціалу та саморозряду під час їзди на велосипеді і зберігання , особливо незворотною ємності утворюються при початковій циклів формування , привернули велику увагу . Початковий незворотною ємності вуглець матеріалів була добре відома в якості критичної точки нормальної роботи літій -іонних батарей. Це незворотною ємності , як відомо , призводить до утворення твердого електроліту міжфазної ( SEI ) плівки на поверхні вуглецевих аноди , що ефективно запобігає розкладанню розчинника і графіту відшаровування [ 4-7 ] . Схожі фільми SEI перехід на літій оксид металу катода були нещодавно повідомила , [8-10]. Дослідження інфрачервоної Фур'є - спектроскопії ( FTIRS ) [8 ] , спектроскопія комбінаційного розсіювання , поверхнево -розширені комбінаційного розсіяння ( SERS ) [9 ] , і рентгенівської фотоелектронної спектроскопії ( РФЕС ) [10] показали , що плівка SEI на катоді складаються з різних солей літію , карбонат літію , включаючи ( Li2CO3 ) , літій алкоксиди ( Roli ) , карбонові літію ( RCO2Li ) , LiF LixPFy і POx сполук.

LiMn2O4 є одним з найбільш перспективних катодних матеріалів для літій -іонних батарей через його високу теоретичної щільності енергії , високим природним вмістом , низька вартість , прийнятних екологічних характеристик , і хороші майнової безпеки . На жаль , вона демонструє значне затухання потужності протягом велосипеді [ 11-15 ] . Було повідомлено , [ 9] , що освіта плівки SEI на шпінелі LiMn2O4 електродів включає в себе ряд спонтанної реакції між катодом активних речовин і електролітів розчинників , і в результаті плівка значно знижує електронної провідності шпінелі LiMn2O4 електрода і , отже викликає втрату ємності. Однак мало уваги приділялося досі до фільму SEI формується на катоді , так як його присутність і значення на виступи Літій -іонні акумулятори не так відома, як , що вуглецевих анодів.

Для підвищення щільності енергії літій -іонних батарей , необхідно розуміти і зменшити незворотною ємності катода розроблених в ході початкового формувань циклів . Таким чином , в даному дослідженні ми , спрямовані на усунення поверхнево- плівки , процеси старіння , і інших явищ , які можуть бути залучені в якості вицвітання механізм шпінелі LiMn2O4 електрода. Для цієї мети процес формування плівки SEI вивчали за допомогою спектроскопії електрохімічного імпедансу під час початкової зберігання в 1 моль / л LiPF6 -EC : DMC : грудень електроліту (тільки піддаватися впливу електроліту ) і подальшої перший заряд - розряд цикл .