Matter：原位TEM观察液体-电解质锂离子电池正极-电解液界面形成的LiF纳米片层

Nanoyu

2022-02-13

目前，人们已经报道了LiF纳米晶在锂离子电池阳极上的形成行为，但还没有关于LiF晶体在正极上生长的研究报道。

近日，香港城市大学Zhiyuan Zeng，中科大李震宇教授，麻省理工学院李巨教授报道了在150 nm厚的六氟磷酸锂(LiPF₆)/碳酸丙烯酯(PC)电解液中，在带正电的钛(Ti)电极上实时形成了LiF晶体。

文章要点

1）LiF纳米晶在电极表面呈现二维(2D)形貌，可作为正极电解质界面(CEI)。此外，研究人员还观察到LiF纳米片层的融合，这可能是LiF基CEI具有自愈能力的基础。

2）理论模拟表明，LiF在正偏压Ti电极上有两种形成路径。中间体PC⁺可以促进PF₆^-的分解。氟能自发地从PF₆^-转移到带正电或电中性的钛电极。两种途径都能提供脱氟形成LiF纳米片，如果在钛电极上形成的LiF被F封端，则F的电负性会诱导界面重构，这可能导致LiF片层在电化学反应过程中脱落和移动。

这项工作显示了LiF纳米片显著的变形迁移率和自愈合能力，并为调节LiF纳米晶和正极表面化学以提高电池性能和循环寿命的策略提供了启示。

参考文献

Zhang et al., In situ TEM visualization of LiF nanosheet formation on the cathode-electrolyte interphase (CEI) in liquid-electrolyte lithium-ion batteries, Matter (2022)

DOI：10.1016/j.matt.2022.01.015

https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.01.015