Multifunctional Silane Additive Enhances Inorganic–Organic Compatibility with F‐rich Nature of Interphase to Support High‐Voltage LiNi0.5Mn1.5O4//graphite Pouch Cells

相间 材料科学 电解质 石墨 阴极 电化学 阳极 化学工程 电极 无机化学 复合材料 物理化学 化学 遗传学 工程类 生物
作者
Yuanqin Li,Xiaoqing Li,Lixia Liu,Chengfeng Li,Lidan Xing,Jiarong He,Weishan Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (19) 被引量:12
标识
DOI:10.1002/adfm.202312921
摘要

Abstract A novel electrolyte additive, 3, 3, 3‐trifluoropropylmethyldimethoxysilane (TFPMDS), is first proposed to modify both the cathode and the anode of lithium‐ion batteries at the same time. Charging/discharging tests demonstrate that the electrolyte with 1 wt% TFPMDS not only greatly improves the capacity retention of LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 (LNMO)//Li cell (29.6%→90.8%) and graphite//Li cell (68.1%→98.3%), but also successfully ensures the long‐term cycle stability of LNMO//graphite pouch cell at 4.9 V. Further electrochemical measurements combining with spectroscopic characterization and theoretical calculations indicate that TFPMDS additive displays three principal functions: 1) Be preferentially oxidized to build a robust cathode electrolyte interphase (CEI) enriched in F/Si species with F‐rich nature of strong oxidation‐resistance. 2) Be able to scavenge the hazardous HF, F − , and H + through its strong binding with these species and thus to protect LNMO at high‐voltage. 3) Be preferentially adsorbed on the graphite surface to form a “framework”, and to co‐construct an elastic solid electrolyte interphase (SEI) after the reduction of ethylene carbonate. Importantly, the Si─O group within TFPMDS is especially important for constructing a “molecular bridge” at the CEI/SEI interphase coupling the inorganic and organic species to improve its compatibility, stability, and elasticity.
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