Page 179 - 《精细化工》2021年第10期

第 10 期 徐继开，等: 一种能够抑制锂枝晶的锂金属电池电解液润湿性添加剂 ·2109·

TFPMA 抑制锂枝晶的机理，见图 12。

a—电解液润湿性差；b—电解液润湿性好
图 12 电解液润湿性对锂枝晶的影响原理图
Fig. 12 Schematic diagram of the influence of electrolyte
wettability on lithium dendrites

锂金属电池中，锂枝晶产生的直接原因是锂金
+
属负极表面 Li 的不均匀沉积 [22] 。图 12a 所示电解液
有着较差的润湿性，导致无法较好地浸润隔膜，导
+
致隔膜内部有一些微孔无法使 Li 顺利通过，这造成
+
了锂金属负极表面 Li 的分布不均，造成锂金属的不
均匀沉积，导致锂枝晶的生成；图 12b 中的电解液
润湿性较好，电解液能够完全浸润隔膜，这使得电
+
池内部的 Li 流动均匀，促进锂金属的均匀沉积，减
少锂枝晶的生成。TFPMA 的加入提高了电解液的润
湿性，将电解液从图 12a 的润湿状况改善为图 12b
+
的润湿状况，很好地促进了 Li 在锂金属负极表面的
均匀沉积，抑制了锂枝晶。
图 13 为基准电解液 1 mol/L LiPF 6 /PC（a、c、e）
与添加了 1.0% TFPMA 的电解液（b、d、f）的 Li-Cu
电池恒电流循环 10 圈后，锂电极表面的 XPS 测试
结果，包含了表面所含元素的全谱和对应 F 1s、Li 1s
的精细谱。从图 13a、b 可见，两种电解液的锂金属
负极表面均有着相似的元素组成。从图 13c、d 可见，
得到的 3 个峰分别对应于 C—F（689.78 eV）、LiF
（687.47 eV）、P—F（685.08 eV）。对比两种不同电
解液 F 1s 谱图可知，添加了 TFPMA 添加剂的锂金
属负极 LiF 峰有着更大的面积，说明其表面含有更
多的 LiF 成分，而一般认为，LiF 有助于形成均匀的
SEI 膜，在 SEI 膜中含有的该成分越多，则 SEI 膜
+
会具有更好的 Li 通过性和更高的强度 [23] 。在图 13e、
f 中，得到两个峰分别对应于 LiF（57.75 eV）、Li 2 O
（55.45 eV），同样，添加了 TFPMA 添加剂的电极
表面成分中有更多的 LiF 和更少的 Li 2 O，这也说明
了 TFPMA 的加入有利于含 LiF 丰富的均匀 SEI 膜
的形成，有利于减少锂金属的氧化，这促进了锂金
属的均匀沉积，减少了锂枝晶的生成，减少了锂金
属与电解液之间的副反应。