鋰硅合金由于其高的離子/電子導電性而被認為是先進硅基固態電池的關鍵陽極材料。然而,鋰硅合金中鋰的高含量增加了電池充電過程中鋰枝晶生長和軟短路的風險。近日,廈門大學Wang Mingsheng、Chen Songyan、Huang Wei開發了一種結構合理、純硅比例優化的全電化學活性Si/Li21Si5復合陽極。
本文要點:
1) 作者利用微米硅氧化層中的缺陷,首先通過快速自發的Li-Si合金化反應合成了Li21Si5合金,然后通過冷壓將其與硅顆粒混合。在這種復合陽極中,Li21Si5晶粒均勻分布在Si顆粒之間,并作為Si的軟緩沖。由于Li21Si5晶粒和Si顆粒之間的自放電限制,Li21Si5合金保持鋰飽和狀態,并起到鋰補充的作用。
2) 同時,它在陽極中構建了一個導電網絡,可以促進鋰離子的傳輸并誘導其在Si顆粒中的儲存,從而避免枝晶的形成。因此,Si/Li21Si5-ASSB在25℃時可以實現97.8%的超高初始庫侖效率,以及在17.9mAh cm?2的大面積容量下具有18.9%的低膨脹率。
Zhi Yong Zhang et.al All-electrochem-active silicon anode enabled by spontaneous Li-Si alloying for ultra-high performance solid-state batteries EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE03877G
https://doi.org/10.1039/D3EE03877G