Laatste nieuws: Boorgelegeerde siliciumanodes verdrievoudigen de levensduur van lithium-ionbatterijen
|
Abstract
Het stabiliseren van de vaste-elektrolytinterfase (SEI) blijft een belangrijke uitdaging voor anodes van silicium-gebaseerde lithium-ionbatterijen. Het legeren van silicium met secundaire elementen zoals boor is een veelbelovende strategie gebleken om de levensduur van siliciumanodes te verbeteren, maar het onderliggende mechanisme blijft onduidelijk. Om deze kennislacune aan te pakken, wordt systematisch onderzocht hoe de boorconcentratie de batterijprestaties beïnvloedt. Deze resultaten tonen een bijna monotone toename van de levensduur bij een hoger boorgehalte, waarbij elektroden met een hoog boorgehalte zuiver silicium aanzienlijk overtreffen. Bovendien vertonen anodes met een silicium-boorlegering een bijna drie keer langere kalenderlevensduur dan zuiver silicium. Door middel van gedetailleerde mechanistische analyse worden alternatieve bijdragende factoren systematisch uitgesloten en wordt voorgesteld dat verbeterde passivering voortkomt uit een sterke permanente dipool aan het oppervlak van de nanodeeltjes. Deze dipool, gevormd door ondergecoördineerd en sterk Lewiszuur boor, creëert een statische, ionendichte laag die de elektrochemische interface stabiliseert, parasitaire elektrolytafbraak vermindert en de stabiliteit op lange termijn verbetert. Deze bevindingen suggereren dat de elektrische dubbellaag binnen het SEI-kader een belangrijke overweging is bij oppervlaktepassivering. Dit inzicht biedt een nog onvoldoende onderzocht parametergebied voor het optimaliseren van siliciumanodes in lithium-ionbatterijen van de volgende generatie.
Referentie
https://doi.org/10.1002/aenm.202501074