Page 176 - 《精细化工》2021年第10期

·2106· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

图 3 添加不同质量分数 TFPMA 后电解液与隔膜间的接 图 5 添加不同质量分数 TFPMA 的电解液的黏度
触角 Fig. 5 Viscosity of electrolytes with different mass fractions
Fig. 3 Contact angles between electrolytes with different of TFPMA
mass fractions of TFPMA and the separator
2.2 TFPMA 对锂金属电池性能的影响
图 4 为 TFPMA 改善电解液润湿性机理的示意
本节考将察 TFPMA 添加对电解液体系电化学
图。TFPMA 曾作为疏水高分子材料的单体使用，是
性能的影响。
因为 TFPMA 的链端具有两个氟代基团—CF 2 —，F
添加不同质量分数 TFPMA 后，SS-SS 电池的交
原子较大的极性导致—CF 2 —官能团较为疏液的物
流阻抗图及其拟合值见图 6 和表 1。交流阻抗谱图
理性质，其在电解液中更倾向于向电解液表面移动，
与横坐标的交点可以视为电解液与隔膜整体的电
从而在电解液与隔膜的界面处吸附，而 TFPMA 分
阻。由图 6 可以发现，电解液润湿性添加剂 TFPMA
子中另一端的官能团相比于—CF 2 —更倾向与碳酸
酯分子亲和，这有效地发挥了添加剂降低液体表面 的加入很好地降低了电解液与隔膜整体的电阻。由
张力的作用，从而使电解液很好地在隔膜表面铺展， 表 1 可见，未添加 TFPMA 电解液的电池的内阻为
提高了电解液与隔膜间的润湿效果 [16] 。 6.15 Ω，这是因为，电解液对隔膜的浸润不完全，
内部存在较多的空腔，这些空腔成分为空气，具有
较大的内阻，导致 R s 比较大；添加了 TFPMA 后，
电解液的润湿性提高，电解液对隔膜的浸润更为充
分，空腔被电解液填满，内部空隙更少，电池内阻
发生了较大程度的降低，降至 1.94 Ω（TFPMA 质量
分数 1.0%）。TFPMA 的加入使电解液更好地浸润了
隔膜内的微孔，避免了微孔浸润不完全，从而降低
了电池内阻。但随着 TFPMA 质量分数的升高（1.0%

以上），电解液润湿性有一定程度的变差（图 3），
图 4 TFPMA 增强润湿性的机理示意图 所以相应的 R s 有所增大。
Fig. 4 Schematic diagram of wettability enhancement
mechanism of TFPMA

在 TFPMA 质量分数为 0~1.0%时，液滴表面吸
附的 TFPMA 的浓度一直在上升，所以表面张力一
直在下降，接触角一直在减小，其中，TFPMA 质量
分数为 1.0%时，液滴表面的 TFPMA 浓度达到饱和
状态，所以当 TFPMA 质量分数继续上升超过 1.0%
时，液体表面张力不会再减小，并且随着 TFPMA
质量分数的持续上升，会在电解液内部形成胶束，
胶束的形成会对溶液的性质造成影响。图 5 为添加

不同质量分数 TFPMA 的电解液黏度。当 TFPMA 质
图 6 添加不同质量分数 TFPMA 的 SS-SS 电池交流阻抗
量分数超过 1.0%时，电解液的黏度会有一定程度的
拟合谱图（内嵌图是等效电路图）
提高，这导致了图 3 中 TFPMA 质量分数较高时， Fig. 6 Nyquist plots of SS-SS cell with different mass fractions
电解液的润湿性有一定程度变差的现象。 of TFPMA (the inset is the equivalent circuit)