钠离子电池HOPG负极固体电解质界面膜的AFM研究

王舒玮^1,2，胡和丰¹，王德宇²，沈彩²

1. 上海大学材料科学与工程学院2. 中国科学院宁波材料技术与工程研究所

摘 要：固体电解质界面膜（Solid Electrolyte Interphase,SEI）在钠离子电池（Sodium Ion Battery,NIB）中扮演着重要作用。迄今为止,对于钠离子电池SEI膜的探索仍然十分有限。本研究利用电化学原子力显微镜（Electrochemical AFM,EC-AFM）,通过循环伏安法研究了钠离子电池负极材料高定向热解石墨（Highly Oriented Pyrolytic Graphite,HOPG）,在碳酸乙烯酯（Ethylene Carbonate,EC）和氟代碳酸乙烯酯（Fluoroethylene Carbonate,FEC）电解液中首次充放电过程SEI膜的结构变化。通过纳米刻蚀的方法,进一步获得首次充放电结束后SEI的厚度。结合X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS）分析了HOPG在EC和FEC电解液中所形成的SEI膜的化学组成区别。研究结果表明,在EC电解液中,所生成的SEI膜在HOPG表面非台阶处较薄,但在HOPG的台阶处较厚;在FEC电解液中,所生成的SEI膜很厚,具有明显的双层结构。其中上层是由体积较大的颗粒组成,下层则由致密的小颗粒组成。

关键词：钠离子电池;固体电解质界面膜;电化学原子力显微镜;电解液;