硅陽極具有4200 mAh g?1的高容量和0.3 V(vs. Li+/Li)的低電勢,從而使鋰離子電池具有高能量密度。然而,在液體電解質中的Si顆粒上形成的3D固體電解質界面(SEI)消耗了電解質/活性Si,并阻斷了Li+/e?的傳輸,導致容量快速衰減。在此,中國科學院Li Xianfeng、Zhang Hongzhang、Yang Xiaofei設計了一種高濃度聚合物電解質(HCPE)來代替顆粒在Si陽極表面構建2D SEI,它適應了體積變化并保持了連續的Li+/e?傳輸路徑。
本文要點:
1) NO3?的阻滯作用降低了1,3-二氧戊環(DOL)的聚合速率,使 6M LiFSI能夠溶解。高濃度的LiFSI參與了溶劑化結構的構建并將DOL拉開,減少了DOL和聚DOL(PDOL)的分解,并誘導產生具有高機械強度和快速Li+傳輸能力的富含LiF和Li3N的SEI。
2) 因此,使用HCPE的電池在2C下具有1765 mAh g?1的高容量,并在0.2C下循環100次后保持2000 mAh g–1的高電容,這優于液體電解質(617 mAh g?1)和低濃度聚合物電解質(45 mAh g‐1)。
Yuxiao Wang et.al 2D Solid-Electrolyte Interphase Built by High-Concentration Polymer Electrolyte for Highly Reversible Silicon Anodes Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202303189
https://doi.org/10.1002/aenm.202303189