鋰離子電池錫電極電化學(xué)反應(yīng)研究

由于錫電極在改進(jìn)鋰離子電池的性能方面具有重要意義，因此有必要研究與錫電極相關(guān)的電化學(xué)反應(yīng)。介紹了鋰離子電池中所涉及到的錫電極電化學(xué)反應(yīng)。由于錫電極不含有任何添加劑，因此其進(jìn)行的所有氧化和還原反應(yīng)都基于二氧化錫和氧化錫之間的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，即鋰錫合金的形成或氟化亞錫的還原?；诖?，分析錫電極電化學(xué)反應(yīng)可促進(jìn)鋰離子電池的開發(fā)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在鋰離子電池中二氧化錫電極經(jīng)過還原反應(yīng)在陰極生成錫和氧化鋰，在反應(yīng)過程中陽極的二氧化錫會(huì)有部分體積損失,同時(shí)陽極產(chǎn)生的二氧化錫對(duì)產(chǎn)生的金屬錫具有鈍化作用(使金屬表面轉(zhuǎn)化為不易被氧化的狀態(tài))，此時(shí)若使二氧化錫完全氧化則需要較大的電勢(shì)且相對(duì)較長的氧化時(shí)間，因此二氧化錫可逆反應(yīng)存在的關(guān)鍵問題不是電極的體積膨脹效應(yīng)或錫顆粒的聚集，而是鋰離子在厚度不斷增加的二氧化錫層電極處的傳輸。鋰錫合金的氧化受鋰離子擴(kuò)散速率的影響，其中鋰離子在二氧化錫層電極處擴(kuò)散，并且在電勢(shì)大于2.8V時(shí)錫和氟化錫的氧化不可逆，說明在二氧化錫層下面形成氟化鋰,其中氟化錫層的形成不影響二氧化錫反應(yīng)的速率，也不影響鋰錫合金反應(yīng)的速率。當(dāng)Li+/Li電極處的電勢(shì)低于0.2V時(shí)易形成鋰錫合金，在電勢(shì)為0.3～0.4V時(shí)鋰錫合金最易被氧化。由于所有這些結(jié)論都是基于不同電化學(xué)反應(yīng)，因此對(duì)鋰離子電池中錫電極電化學(xué)反應(yīng)的研究能夠促進(jìn)對(duì)鋰離子電池的開發(fā)。

刊名：Electrochimica Acta（英）刊期：2015年第179期

作者：Solveig B?hme et al

編譯：朱會(huì)