Si@SiO_(x)/C复合负极具有较高比容量,被认为是锂离子电池实际工业应用中最有前途的负极材料.然而,由于硅的严重体积形变,复合负极的循环稳定性依然面临巨大挑战.本工作通过释放负极冗余容量中高度可逆的锂储存能力,提高了复合负极的循...Si@SiO_(x)/C复合负极具有较高比容量,被认为是锂离子电池实际工业应用中最有前途的负极材料.然而,由于硅的严重体积形变,复合负极的循环稳定性依然面临巨大挑战.本工作通过释放负极冗余容量中高度可逆的锂储存能力,提高了复合负极的循环稳定性.基于LiF与不同活性材料之间的界面分离能差,我们针对复合负极提出了一种LiF引发的选择性锂化策略.LiF在Si@SiO_(x)上发生再沉积并富集,分离LiC_(x)和Li_(15)Si_(4)的形成电位,进而促进锂离子在石墨中的存储(未修饰前复合负极中石墨的容量未被充分利用).因此,在不牺牲比容量的前提下,全电池获得了更好的倍率性能和循环性能.超高面容量(NCA/S450,4.9 mA h cm^(-2))的全电池经300次循环后,容量保持率从66.1%显著提高到94.2%.选择性锂化策略在实际工业应用中更加可行,不需要改变现有的电池制造工艺.本研究为长循环寿命硅/石墨复合负极的开发开辟了新途径.展开更多
基金supported by the Key-Area Research and Development Program of Guangdong Province(2020B090919005)the National Key R&D Program of China(2017YFE0127600)+3 种基金the Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences(XDA22010600)Taishan Scholars Program for Young Expert of Shandong Province(tsqn 202103145)the National Natural Science Foundation of China(22179135)the Finance Science and Technology Project of Hainan province(ZDKJ202014)。
文摘Si@SiO_(x)/C复合负极具有较高比容量,被认为是锂离子电池实际工业应用中最有前途的负极材料.然而,由于硅的严重体积形变,复合负极的循环稳定性依然面临巨大挑战.本工作通过释放负极冗余容量中高度可逆的锂储存能力,提高了复合负极的循环稳定性.基于LiF与不同活性材料之间的界面分离能差,我们针对复合负极提出了一种LiF引发的选择性锂化策略.LiF在Si@SiO_(x)上发生再沉积并富集,分离LiC_(x)和Li_(15)Si_(4)的形成电位,进而促进锂离子在石墨中的存储(未修饰前复合负极中石墨的容量未被充分利用).因此,在不牺牲比容量的前提下,全电池获得了更好的倍率性能和循环性能.超高面容量(NCA/S450,4.9 mA h cm^(-2))的全电池经300次循环后,容量保持率从66.1%显著提高到94.2%.选择性锂化策略在实际工业应用中更加可行,不需要改变现有的电池制造工艺.本研究为长循环寿命硅/石墨复合负极的开发开辟了新途径.
基金National Natural Science Foundation of China (51502319)Shandong Provincial Natural Science Foundation (BS2015CL014)the Think-Tank Mutual Fund of Qingdao Energy Storage Industry Scientific Research and Qingdao Key Lab of Solar Energy Utilization and Energy Storage Technology