双功能正极（DFC）电池的组装要求在高纯度氩气环境中进行，以严格将水分和氧气含量维持在0.1 ppm以下。这种受控气氛是不可或缺的，可以防止锂金属负极的快速氧化以及由水分引起的锂盐（LiTFSI）分解，这两种情况都会对电池的功能造成灾难性的影响。
惰性气氛作为电池化学性质的主要稳定剂。通过消除环境污染物，可以确保观察到的电化学活性是纯粹的界面反应的结果，而不是由湿气或氧化引起的不受控制的副反应。
保护高活性组件
保持锂金属负极的完整性
使用氩气手套箱的主要原因是锂金属负极的化学敏感性。锂具有高反应性，一旦接触到普通大气中的氧气，几乎会立即氧化。
氧气含量低于0.1 ppm的环境可以防止这种氧化层的形成。这确保了金属表面保持原始状态，以实现高效的离子传输。
防止电解质分解
电解质系统的稳定性取决于锂盐的完整性，特别是LiTFSI（双（三氟甲磺酰）亚胺锂）。
LiTFSI具有吸湿性，如果吸收空气中的水分，很容易分解。氩气环境可以保护锂盐，保持电解质的化学成分和导电性。
确保电化学纯度
消除副反应
对于DFC电池，特别是作为固态系统运行的电池，化学反应的纯度至关重要。
湿气和氧气会作为污染物引发不希望的副反应。这些寄生反应会消耗活性材料并降低电池的库仑效率。
维持界面完整性
电极与电解质之间的界面决定了电池的性能。
通过在高纯度环境中组装电池，可以确保“纯界面反应”。这使得电池能够按照设计运行，而不会受到由环境污染形成的电阻性副产物的干扰。
避免常见陷阱
忽视“0.1 ppm”阈值
一个常见的错误是认为“通常干燥”的环境就足够了。
标准的洁净室通常无法达到氧气和湿气均低于0.1 ppm的严格要求。即使略微超过此限制，也可能引入足够的污染物来降解LiTFSI盐。
不一致的大气维护
手套箱气氛必须经过主动净化，而不仅仅是填充一次。
如果没有持续的循环和净化，活性中间体或缓慢的泄漏会提高污染物水平。这会导致数据不一致，电池故障是由组装环境而不是材料设计引起的。
为您的目标做出正确选择
为了确保有效的结果和功能正常的DFC电池，请根据以下优先级调整您的组装方案：
- 如果您的主要关注点是基础研究：优先保持<0.1 ppm的阈值，以确保观察到的任何降解都源于材料本身，而不是污染的伪影。
- 如果您的主要关注点是循环稳定性：确保手套箱循环系统处于活动状态，以防止水分缓慢积累导致电解质随着时间的推移而分解。
严格控制环境，您就能控制数据的有效性。
总结表：
| 组件/因素 | 暴露于空气的影响 | 所需手套箱环境 |
|---|---|---|
| 锂金属负极 | 快速氧化；形成电阻层 | <0.1 ppm 氧气 |
| LiTFSI电解质盐 | 吸湿分解；导电性损失 | <0.1 ppm 水分 |
| 化学反应 | 不受控制的副反应；效率降低 | 高纯度惰性氩气 |
| 界面完整性 | 寄生副产物的形成 | 受控、纯化的气氛 |
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参考文献
- Taoran Li, Lin Zhang. Poly(Vinylidene Fluoride)‐Wrapped LiFePO <sub>4</sub> Microspheres as Highly Stable Dual Functional Cathode for Solid‐State Lithium Batteries. DOI: 10.1002/aesr.202500358
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
