速報：ホウ素合金シリコンアノードがリチウムイオン電池の寿命を3倍に延長
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抽象的な
シリコン系リチウムイオン電池アノードにとって、固体電解質界面（SEI）の安定化は依然として重要な課題です。シリコンをホウ素などの二次元素と合金化することは、シリコンアノードのサイクル寿命を向上させる有望な戦略として浮上していますが、その根底にあるメカニズムは依然として不明です。この知見のギャップを埋めるため、ホウ素濃度が電池性能にどのように影響するかを体系的に調査しました。その結果、ホウ素含有量の増加に伴いサイクル寿命がほぼ単調に増加し、ホウ素を多く含む電極は純粋なシリコンよりも大幅に優れた性能を示すことが示されました。さらに、シリコン-ホウ素合金アノードは、純粋なシリコンよりも約3倍長い暦寿命を示します。詳細なメカニズム解析により、他の寄与因子は体系的に排除され、ナノ粒子表面の強力な永久双極子が不動態化の改善に寄与していると考えられます。配位結合が小さく、ルイス酸性度の高いホウ素によって形成されるこの双極子は、静的でイオン密度の高い層を形成し、電気化学的界面を安定化させることで、寄生電解質分解を低減し、長期安定性を向上させます。これらの知見は、SEIの枠組みにおいて、電気二重層が表面不動態化において重要な考慮事項であることを示唆しています。この知見は、次世代リチウムイオン電池のシリコンアノードを最適化するための、これまで十分に検討されていなかったパラメータ空間を提供します。
参照
https://doi.org/10.1002/aenm.202501074