Page 180 - 《精细化工》2021年第10期

·2110· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

数 1.0%的 TFPMA 即可达到与 1 mol/L（质量分数
约为 20%）的单一增大电解液润湿性的电解质盐
LiTFSI 相似的抑制锂枝晶效果 [13] 。

3 结论

采用氟代有机溶剂 TFPMA 来提高 PC 电解液体
系的润湿性，质量分数为 1.0%的 TFPMA 可以达到
最佳的增大润湿性的效果，将接触角从 54°降至 44°，
电解液润湿性的提高能很好地改善隔膜对于电解液

图 13 未添加 TFPMA（a、c、e）与添加 1.0% TFPMA 的浸润，并且降低了电池的内阻，提高了电池的倍
（b、d、f）电解液 Li-Cu 电池循环 10 圈后锂电极 率性能和循环性能。
表面 XPS 谱图 在锂金属负极的实验中，TFPMA 的加入能够有
Fig. 13 XPS patterns of Li electrode surface after 10 cycles 效地提高 Li-Cu 电池和 Li-Li 电池的循环稳定性，减
of Li-Cu cells in the electrolytes with without
TFPMA (a, c, e) and mass fraction 1.0% TFPMA 少锂枝晶的生成。这一方面归因于电解液润湿性的
(b, d, f) 提高促进锂金属负极表面 Li 的均匀沉积；另一方面
+
是由于 TFPMA 相对于 PC 具有更低的 LUMO 能级，
图 14 为电解液溶剂碳酸乙烯酯（EC）、PC 和
其在锂金属负极表面会先于 PC 发生还原反应，从
电解液添加剂 TFPMA 分子的 HOMO 和 LUMO 能
而促进含 LiF 丰富的 SEI 膜的生成，这样的 SEI 膜
级计算结果。HOMO 和 LUMO 能级是决定一个体
一般具有均匀的成分和结构，同时具有很高的机械
系发生氧化还原反应相对活性的关键因素，HOMO
强度，也能够起到稳定锂金属负极、减少锂枝晶的
能级越高，化合物越容易被氧化，LUMO 能级越低， 效果。
化合物越容易被还原 [24] 。从图 14 可以看出，添加剂
电解液的润湿性是一个在电池实际应用场景下
TFPMA 的 LUMO 能级为–1.33 eV，均低于两种常用
比较有意义的话题，本研究通过添加双功能电解液
的电解液溶剂，这说明在 1 mol/L LiPF 6 /PC 电解液
添加剂 TFPMA，为提高电解液润湿性和抑制锂枝
体系中，TFPMA 相对于溶剂 PC 更优先地在负极上
晶、提高锂金属负极的安全性提供了一种简易、高
发生还原反应，而含有 F 元素的 TFPMA 在锂金属
效的方法。
负极上发生还原反应后，可以促进含 LiF 丰富的 SEI
膜的生成，这对应了图 13 的 XPS 测试结果。 参考文献：
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综上所述，TFPMA 具有合适的氧化还原电位， polydopamine-coated separators[J]. Advanced Energy Materials,
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可以通过增大润湿性和促进形成含 LiF 丰富的 SEI [8] ZHENG H, XIE Y, XIANG H F, et al. A bifunctional electrolyte
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能的电解液润湿性添加剂，有着更好的稳定锂金属
负极的作用，比如在相同的电解液环境下，质量分 （下转第 2124 页）