微米級(jí)硅陽極可以以低成本顯著提高鋰離子電池的能量密度。然而，循環(huán)過程中較大的硅體積變化導(dǎo)致有機(jī)-無機(jī)界面和硅顆粒均出現(xiàn)裂紋。液體電解質(zhì)進(jìn)一步滲透到破裂的硅顆粒中并重新形成界面，導(dǎo)致巨大的電極膨脹和快速的容量衰減。
馬里蘭大學(xué)王春生教授和美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究實(shí)驗(yàn)室Oleg Borodin等通過設(shè)計(jì)一種高壓電解質(zhì)來解決這些挑戰(zhàn)，這種電解質(zhì)可以形成與鋰硅合金弱結(jié)合的疏硅界面。
本文要點(diǎn)：
（1）
設(shè)計(jì)的電解質(zhì)使微型硅陽極（5 μm，4.1 mAh cm-2）的庫侖效率達(dá)到99.8%，容量為2175 mAh g-1，循環(huán)次數(shù)超過250次，并使100 mAh LiNi0.8Co0.15Al0.05O2軟包電池在120次循環(huán)中的庫侖效率超過99.9%，容量高達(dá)172 mAh g-1。
（2）
通過溶劑還原形成Li2O SEI的電解質(zhì)設(shè)計(jì)為下一代高能鋰離子電池打開了新的大門，提供了一種不同于抑制電解質(zhì)中溶劑還原的傳統(tǒng)思想的替代方法。此外，作者提出的不可燃FST電解質(zhì)有可能使與市場上可獲得的陰極（如NCA）配對的SiMPs商業(yè)化。
參考文獻(xiàn):
Li, AM., Wang, Z., Pollard, T.P. et al. High voltage electrolytes for lithium-ion batteries with micro-sized silicon anodes. Nat Commun 15, 1206 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-45374-0
https://doi.org/10.1038/s41467-024-45374-0
