锂离子电池锡基纳米复合电极薄膜的SEIs表征

锡基碳氢化合物纳米颗粒复合材料是一种先进的石墨阳极材料，已被证明是通过优化比容量来提高锂离子电池性能的极具前景的材料。本文的重点是聚合物固体电解质界面相（SEI）的开发在电池的初始电气循环期间，SEI的化学成分对于长期和循环稳定性的进一步发展是必要的。欧洲杯足球竞彩

这个Thermo Fisher Scientific™K-Alpha™XPS仪器（图1）用于表征纯态和聚合物SEI形成后的锂离子电池用纳米特定锡基电极复合材料（图2）。死后X射线光电子能谱是以无损方式获得首选化学数据的基本表面分析技术之一。

图1。Thermo Fisher Scientific™K-Alpha™XPS仪器

图2。锂电池

实验

为了制备电极，制备了多孔SnO_2./ C_XH_Y借助卡尔斯鲁厄微波等离子体工艺（KMPP），使用无水锡（C_4.H₉)_4.作为纯氩载气的前驱体。

为了进行死后XPS表征，电极使用碳酸乙烯(VC)和LP30电解质作为添加剂，从2.8 V放电至0.8 V(预计电解液和SnO的减少)，从2.8 V放电至0.25 V(预计锡与锂合金化)。

为了进行XPS测量，将新制备的样品放置在手套箱中，手套箱直接固定在传感器的负载锁上Thermo Scientific K-Alpha仪器。用微聚焦单色Al Kα x射线源在400µm光斑大小下检查整个样品范围。在检测过程中，采用电荷补偿系统来阻止电荷的局部积累。接下来，使用Thermo Scientific avante软件进行数据采集和处理，随后将获取的光谱用一个或多个Voigt谱线进行拟合(结合能不确定性:+/- 0.2 eV)。所有获得的光谱都参考了碳氢化合物在285.0 eV结合能下的碳1s峰。

结果

图3分别显示了在0.8 V和0.25 V时纯电极表面和两个电池表面的O 1s、C 1s和Li 1s光谱。

图3。原始电极表面和电极表面的C 1s、O 1s和Li 1s XP光谱分别循环至0.8 V和0.25 V。

由VC组成的电池的电化学性能的提高主要是由于由VC产生的聚合物表面物种的发展，这一点在O 1s = 534.5 eV和C 1s = 291.0 eV的非常高的结合能下得到验证。除了基于vc的聚合物，形成的SEI还包含在2.8到0.25 V放电后电解质的额外分解产物，表现为286.6 eV、287.6 eV和289.0 eV的峰，这些可以与烷氧基、醚基、羰基和烷基碳酸酯相连接。在531.6 eV、532.1 eV和533.0 eV处的相对O 1s峰证实了这一发现。这些化合物来自于LP30电解质中存在的碳酸酯的直接分解。峰的出现证明了导电盐(LiPF6)的额外分解。这些峰连接到氟化锂和一些氟化磷酸锂物种(f1在685.1 eV, f1在687.3 eV, p2p3 /2在134-137 eV)。

在图3中，两个循环电极表面的Li 1s光谱显示出相对较宽的峰，由于对锂的灵敏度较低，且不同锂物种之间的结合能变化最小，因此没有对其进行额外的反褶积。然而，结合能较低时的拖尾表明锂的存在_2.在528.2 eV时，也由相应的O 1s部分建立。

结论

研究表明，XPS是一种功能强大且不可或缺的工具，它可以有效地以简单、无损的方式表征锂离子电池的SEI。在这项特定的研究中，XPS技术可以确认基于VC添加剂和来自导电盐和电解质分解的附加化合物的主要含有SEI的聚合物的形成。

本信息来源、审查和改编自Thermo Fisher Scientific–X射线光电子能谱（XPS）提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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