圖1. (a) 銅箔和鋰金屬陽極鍍鋰后的截面 SEM 圖。(b) 根據(jù)最低未占分子軌道(LUMO)能級以及 FSA 溶劑和 FSI-陰離子在 Cu 和鋰金屬上的吸附傾向的結(jié)果,Cu 銅箔和鋰金屬陽極在第一個周期鍍鋰前后 SEI 成分的變化示意圖。XPS 分析得出的原子百分比:(c) AFLMB 中的銅箔和 (d) LMB 中的鋰金屬陽極,在 AFLMB 首次充電期間,鍍鋰前充電至 3.7 V 和鍍鋰后充電至 4.25 V 時的對比。(e)通過比較分析(循環(huán)過程中 LiFSI 濃度的變化、LSV 和 TOF-SIMS 圖像)發(fā)現(xiàn),使用 3 M LiFSI FSA 電解液的 AFLMB 和 LMB 的界面現(xiàn)象存在差異。
圖2. (a) AFLMB 和 LMB 在紐扣電池中的循環(huán)穩(wěn)定性。使用 3 M LiFSI FSA 電解質(zhì)的 AFLMB 和 LMB 在循環(huán)過程中(b)的電壓曲線。AFLMB 和 LMB (d) 充電和 (e) 放電曲線的平均電壓。(f) AFLMB 和 (g) LMB 超過 180 個循環(huán)的 dQ/dV 圖。
圖3. (a) 0.6 M LiFSI FSA 電解質(zhì)、非循環(huán)電解質(zhì)、AFLMB 和 LMB 與 3 M LiFSI FSA 電解質(zhì)經(jīng)過 1 個和 20 個循環(huán)后的 19F NMR 光譜。(b) 19F NMR 光譜中 FSI 陰離子和 FSA 溶劑峰的綜合面積,使用 (a) 19F NMR 光譜中 C6F6 的內(nèi)部參考進(jìn)行歸一化。(c) Cu/NCM811 電池在 25 °C預(yù)循環(huán)后,在 4.25 V 下進(jìn)行的電化學(xué)浮動測試。
圖4. (a) C/10 預(yù)循環(huán)充電期間 AFLMB 的 dQ/dV 圖。插圖表示與 SEI 形成相對應(yīng)的 dQ/dV 峰放大區(qū)域。(b) AFLMB 中的銅箔在不同帶電狀態(tài)下的 F 1s、O 1s 和 S 2p XPS 結(jié)果。(c) C/10 預(yù)循環(huán)充電期間 LMB 的 dQ/dV 曲線。(d) LMB 中的鋰金屬陽極在不同充電狀態(tài)下的 F 1s、O 1s 和 S 2p XPS 結(jié)果。XPS 分析得出的 (e) 從 AFLMB 中提取的銅箔和 (f) 從 LMB 中提取的鋰金屬陽極在不同帶電狀態(tài)下的界面層原子比。
圖5. (a) AFLMB 在 C/10 和 25 °C 預(yù)循環(huán)期間的電壓曲線。(b) 與(a)AFLMB 電壓曲線相對應(yīng)的銅基板上沉積鋰金屬的表面 SEM 圖像。(c) LMB 在 C/10 和 25 °C 預(yù)循環(huán)期間的電壓曲線。(d) 與(c)LMB 電壓曲線相對應(yīng)的鋰金屬陽極表面 SEM 圖像。(e) 銅基板上的鋰鍍層示意圖。(f)鋰/銅電池和(g)鋰/鋰電池在 1 mA cm-2 和 2 mAh cm-2 初始鋰電鍍后提取的沉積鋰金屬陽極的截面 SEM 圖像。
圖6. 不同充電電壓下 (a) AFLMB 和 (b) LMB 的奈奎斯特圖。根據(jù)(c) AFLMB 和 (d) LMB 在預(yù)循環(huán)充電期間的奈奎斯特圖轉(zhuǎn)換的 DRT 曲線。不同放電電壓下 (e) AFLMB 和 (f) LMB 的奈奎斯特圖。根據(jù)預(yù)循環(huán)放電過程中 (g) AFLMB 和 (h) LMB 的奈奎斯特圖轉(zhuǎn)換的 DRT 曲線。
圖7. 在 C/3 和 25 ℃ 下分別經(jīng)過 (a) 20 次和 (b) 100 次循環(huán)后,AFLMB 中銅上的 NiF2-、CoF3- 和 MnF3-的 TOF-SIMS 化學(xué)圖譜。在 C/3 和 25 °C 下循環(huán) 100 次后,從 (c) AFLMB 和 (d) LMB 中提取的 NCM811 陰極的截面 SEM 圖像。在 C/3 和 25 °C 下循環(huán) 100 次后,從含有 3 M LiFSI FSA 電解液的 (e) AFLMB 和 (f) LMB 中提取的 NCM811 陰極的 STEM 圖像和 FFT 圖樣。(g) FSI 陰離子耗竭和 SEI 降解對 NCM811 陰極的交叉影響。