عاجل: أنودات السيليكون المصنوعة من سبائك البورون تضاعف عمر بطاريات الليثيوم أيون ثلاث مرات
|
خلاصة
لا يزال تثبيت الطور البيني للإلكتروليت الصلب (SEI) يُمثل تحديًا رئيسيًا لأنودات بطاريات الليثيوم أيون القائمة على السيليكون. وقد برزت عملية خلط السيليكون مع عناصر ثانوية مثل البورون كاستراتيجية واعدة لتحسين دورة حياة أنودات السيليكون، إلا أن الآلية الكامنة وراء ذلك لا تزال غير واضحة. ولسد هذه الفجوة المعرفية، يُجرى بحث منهجي في كيفية تأثير تركيز البورون على أداء البطارية. تُظهر هذه النتائج زيادة شبه رتيبة في دورة حياة البطارية مع ارتفاع محتوى البورون، حيث تتفوق الأقطاب الكهربائية الغنية بالبورون بشكل ملحوظ على السيليكون النقي. بالإضافة إلى ذلك، تتميز أنودات سبائك السيليكون والبورون بعمر افتراضي أطول بثلاث مرات تقريبًا من السيليكون النقي. ومن خلال تحليل ميكانيكي مُفصل، يتم استبعاد العوامل المساهمة البديلة بشكل منهجي، ويُقترح أن تحسين التخميل ينشأ من ثنائي قطب قوي ودائم على سطح الجسيمات النانوية. يُشكل هذا الثنائي القطب، المُكوّن من بورون ذي حموضة لويس العالية وغير المُنسقة، طبقة ساكنة كثيفة الأيونات تُثبّت الواجهة الكهروكيميائية، مما يُقلل من تحلل الإلكتروليت الطفيلي ويُعزز الاستقرار طويل الأمد. تشير هذه النتائج إلى أن الطبقة الكهربائية المزدوجة، ضمن إطار SEI، تُعدّ عاملاً مهماً في عملية التخميل السطحي. وتوفر هذه الرؤية مجالاً لم يُستكشف بعدُ لتحسين أنودات السيليكون في بطاريات أيونات الليثيوم من الجيل التالي.
مرجع
https://doi.org/10.1002/aenm.202501074