电解质分子碳酸亚乙酯在 Li(Ni,Mn,Co)O2 正极表面分解反应的从头算建模
材料科学
2017-06-20 v1
摘要
锂离子电池电极上的电解质分解反应促进了固体电解质界面（SEI）层的形成。这些 SEI 层是电池在反复充放电循环中电压和容量损失的已知原因之一。在本工作中，应用基于密度泛函理论（DFT）的从头算计算，研究了有机电解质组分碳酸亚乙酯（EC）在商业锂离子电池常用的层状 Li(Nix,Mny,Co1-x-y)O2 (NMC) 正极晶体 (10-14) 表面上分解的初始步骤。明确考虑了电解质溶液中溶解的 Li+ 离子以及包含吸附羟基 -OH 或氟 -F 物质的不同 NMC 正极表面终止对 EC 反应路径的影响。我们预测在裸露正极表面上存在一个由 EC 开环过程组成的极快化学反应，其速率与电池工作电压无关。一旦正极材料接触电解质，该 EC 开环反应就不可避免，因为该过程本质上是纯化学的而非电化学的。-OH 和 -F 吸附物质对表面与 EC 的反应表现出钝化效应，但程度有限，除非 -OH 键合到表面过渡金属原子上。我们的工作表明，电解质分子分解可能的速率决定步骤是正极表面上分解有机产物的反应，而非在裸露正极表面上的反应。
引用
@article{arxiv.1706.05784,
title = {Ab-initio modeling of electrolyte molecule Ethylene Carbonate decomposition reaction on Li(Ni,Mn,Co)O2 cathode surface},
author = {Shenzhen Xu and Guangfu Luo and Ryan Jacobs and Shuyu Fang and Mahesh K. Mahanthappa and Robert J. Hamers and Dane Morgan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.05784},
year = {2017}
}
备注
ACS Applied Materials and Interfaces, 2017