【摘 要】
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固态电解质中间相 (solid electrolyte interphase),也称SEI膜,是影响锂离子电池性能的重要因素之一,其结构与稳定性决定了锂离子电池的容量、循环寿命与安全性.因此研究SEI的详尽物理/化学性质对于改善锂离子电池的性能具有重大意义.在本项工作中,我们使用了非原位原子力显微镜成像以及力谱方法表征了初次循环中不同放电电压下的MnO薄膜的表面SEI结构、厚度与杨氏模量.实验中,
【机 构】
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中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所国际实验室,江苏省苏州市若水路398号,215125;中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室,安徽省合肥市金寨路96号,230026
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固态电解质中间相 (solid electrolyte interphase),也称SEI膜,是影响锂离子电池性能的重要因素之一,其结构与稳定性决定了锂离子电池的容量、循环寿命与安全性.因此研究SEI的详尽物理/化学性质对于改善锂离子电池的性能具有重大意义.在本项工作中,我们使用了非原位原子力显微镜成像以及力谱方法表征了初次循环中不同放电电压下的MnO薄膜的表面SEI结构、厚度与杨氏模量.实验中,不同电压下的SEI膜的力曲线反映出了不同的分层结构,尤其是在深度放电的情况下,靠近电解液一层较软,而靠近MnO表面一层较硬,这首次从实验上直接观察到了传统理论中SEI膜的双层结构模型1.同时,实验数据的统计结果显示,在放电至0.1V时,SEI开始明显生成,此时SEI较薄较硬.进一步放电至0.01V,SEI大量生成,此时的SEI较0.1V时明显增厚且较软.这表明锂离子电池在放电过程中会先还原生成较硬的无机锂盐,之后生成较软的有机锂盐.而充电至3.0V后,MnO薄膜电极表面的SEI会分解,即此时生成的SEI不稳定.
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