AEM: 揭示硫基全固态电池中纳米硅负极的机械和电化学演变

小学生

2023-02-20

硅负极为高能量密度全固态锂离子电池提供了美好的前景。然而，由于电解质的分解等问题，硫基固态电解质与Si/C的相容性仍面临挑战。近日，美国康涅狄格大学Hongyi Xu、美国东北大学Juner Zhu和Hongli Zhu课题组研究了纳米硅负极与固态电解质和C在电化学过程中的演变。

本文要点

1)   作者研究了：纯纳米硅、纳米硅-固态电解质复合物、纳米硅-固态电解质-C复合物三种纳米硅基负极材料，结果表明固态电解质和C的加入有利于加快反应动力学，提高Si利用率；

2)   原位XANES表明硫基固态电解质在Si表面发生了分解，且C的加入加快了此过程；这一电化学分解过程仅发生在首次锂化过程，且产物在后续循环中保持稳定；

3)   非原位SEM和XnT证实固态电解质和C的加入有利于机械结构稳定性；化学弹塑性模型表明更软的固态电解质和C可缓解扩散引起的应力从而实现更好的结构稳定性。

参考文献：

Daxian Cao, Tongtai Ji, Avtar Singh, Seongmin Bak, Yonghua Du, Xianghui Xiao, Hongyi Xu, Juner Zhu, Hongli Zhu， Unveiling the Mechanical and Electrochemical Evolution of Nanosilicon Composite Anodes in Sulfide-Based All-Solid-State Batteries, Advanced Energy Materials, 2023

DOI: 10.1002/aenm.202203969

https://doi.org/10.1002/aenm.202203969