摘要
富锂锰基氧化物（LMO）阴极具有较高的比容量以及低廉的成本，有望成为下一代的高能量密度锂离子电池阴极材料。但是在循环过程中LMO会遭受结构破坏伴随着容量衰减，这与其组分中特殊的Li2MnO3相和高电压工作环境都有关系。Li2MnO3在电压gt;4.5V才能被活化并贡献容量，同时晶格中的O2?参与到阴极的反应中。而4.5V以上的工作电压以及活化导致的活性氧释放给LMO界面带来了严峻挑战。因此，对LMO表面进行调控，抑制由外及内的结构恶化，对LMO的进一步应用具有重要意义。本文基于表面改性策略，通过引入成膜添加剂，在LMO表面原位生长惰性保护层阴极电解液中间相（CEI），进而提高了LMO阴极循环稳定性。具体工作如下： （1）通过引入N-甲基-N-三甲基硅烷基三氟乙酰胺（MSTFA）添加剂到电解液中，构建了稳定的CEI以阻断副反应。X射线光电子能谱（XPS）结果表示MSTFA参与构建了一个富含LiF与Si、N官能团的CEI。同时使用透射电子显微镜对LMO进行直接观察，结果表明LMO在MSTFA调节下表面生长了厚度约5nm的致密CEI。均匀致密的CEI保证了LMO阴极结构的稳定性。性能测试显示在100mAg?1的电流密度下，经过200次循环后，LMO阴极拥有93.1%的高容量保持；同时使用Li箔与LMO阴极匹配了全电池，在200mAg?1的电流密度下循环200圈后，LMO仍有212.13mAhg?1的比容量以及86%的高容量保持，远远高于基础样品。本章工作我们探索了MSTFA与CEI关系，并证明了该添加剂对LMO稳定性的积极影响。 （2）为了对添加剂组分与CEI功能的关系进一步探究，在电解液中引入组分与结构更为简单的丙炔氧基三甲基硅烷（PMSL），以探究Si官能团以及不饱和化学键对CEI的影响。充放电测试结果显示在PMSL的调节下，LMO阴极以250mAg?1的电流密度循环300圈后，容量保持率仍有73%，远高于基础电解液中的样品（48.5%）。同时XPS结果显示PMSL参与构建的CEI更加稳定，证明了硅官能团对CEI稳定性的积极影响。同时通过与第一章工作对比，证明了通过引入其他组分降低对LMO容量影响的必要性。本章工作证明了Si基添加剂对CEI的作用，给CEI功能与添加剂组分关系的研究提供了借鉴。
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