Effect of Fluoroethylene Carbonate Additives on the Initial Formation of the Solid Electrolyte Interphase on an Oxygen-Functionalized Graphitic Anode in Lithium-Ion Batteries

碳酸乙烯酯 电解质 醇盐 材料科学 插层(化学) 锂(药物) 阳极 化学工程 无机化学 电极 碳纤维 化学 有机化学 催化作用 物理化学 内分泌学 复合材料 工程类 复合数 医学
作者
Nadia N. Intan,Jim Pfaendtner
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (7): 8169-8180 被引量:27
标识
DOI:10.1021/acsami.0c18414
摘要

The formation of a solid electrolyte interphase (SEI) at the electrode/electrolyte interface substantially affects the stability and lifetime of lithium-ion batteries (LIBs). One of the methods to improve the lifetime of LIBs is by the inclusion of additive molecules to stabilize the SEI. To understand the effect of additive molecules on the initial stage of SEI formation, we compare the decomposition and oligomerization reactions of a fluoroethylene carbonate (FEC) additive on a range of oxygen-functionalized graphitic anodes to those of an ethylene carbonate (EC) organic electrolyte. A series of density functional theory (DFT) calculations augmented by ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations reveal that EC decomposition on an oxygen-functionalized graphitic (112̅0) edge facet through a nucleophilic attack on an ethylene carbon site (CE) of an EC molecule (S2 mechanism) is spontaneous during the initial charging process of LIBs. However, decomposition of EC through a nucleophilic attack on a carbonyl carbon (CC) site (S1 mechanism) results in alkoxide species regeneration that is responsible for continual oligomerization along the graphitic surface. In contrast, FEC prefers to decompose through an S1 pathway, which does not promote alkoxide regeneration. Including FEC as an additive is thus able to suppress alkoxide regeneration and results in a smaller and thinner SEI layer that is more flexible toward lithium intercalation during the charging/discharging process. In addition, we find that the presence of different oxygen functional groups at the surface of graphite dictates the oligomerization products and the LiF formation mechanism in the SEI.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
Ivy发布了新的文献求助10
1秒前
chai完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
kiki发布了新的文献求助10
3秒前
研途顺利完成签到,获得积分10
4秒前
x1完成签到,获得积分10
5秒前
自觉莫茗发布了新的文献求助10
6秒前
whh发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
科研通AI2S应助冷傲的夜香采纳,获得10
8秒前
10秒前
10秒前
科研通AI2S应助陌路孤星采纳,获得10
11秒前
okkk完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
畅彤发布了新的文献求助10
14秒前
白苏完成签到,获得积分20
14秒前
14秒前
che完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
曾经雪瑶发布了新的文献求助10
17秒前
悦悦发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
18秒前
dl发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
北雁完成签到,获得积分10
19秒前
wanci应助陈媛采纳,获得10
21秒前
21秒前
Neon发布了新的文献求助10
23秒前
Ivy完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
26秒前
26秒前
26秒前
科研通AI2S应助陌路孤星采纳,获得10
27秒前
28秒前
anderson1738发布了新的文献求助10
31秒前
biglxq发布了新的文献求助10
32秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 800
Essentials of thematic analysis 700
A Dissection Guide & Atlas to the Rabbit 600
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3124786
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2775057
关于积分的说明 7725364
捐赠科研通 2430615
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1291245
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 622091
版权声明 600323