Najnowsze: anody krzemowe ze stopu boru potrajają żywotność kalendarzową baterii litowo-jonowych
|
Abstrakcyjny
Stabilizacja stałej fazy elektrolitu (SEI) pozostaje kluczowym wyzwaniem dla anod baterii litowo-jonowych na bazie krzemu. Stopowanie krzemu z pierwiastkami wtórnymi, takimi jak bor, wyłoniło się jako obiecująca strategia poprawy cyklu życia anod krzemowych, jednak mechanizm leżący u jego podstaw pozostaje niejasny. Aby rozwiązać tę lukę w wiedzy, systematycznie bada się, w jaki sposób stężenie boru wpływa na wydajność baterii. Wyniki te pokazują niemal monotoniczny wzrost cyklu życia przy wyższej zawartości boru, przy czym elektrody bogate w bor znacznie przewyższają czysty krzem. Ponadto anody ze stopu krzemu i boru wykazują prawie trzykrotnie dłuższy kalendarzowy okres życia niż czysty krzem. Poprzez szczegółową analizę mechanistyczną systematycznie wyklucza się alternatywne czynniki przyczyniające się do tego zjawiska i proponuje się, że ulepszona pasywacja wynika z silnego stałego dipola na powierzchni nanocząstki. Dipol ten, utworzony przez niedokoordynowany i silnie kwaśny bor Lewisa, tworzy statyczną, gęstą jonowo warstwę, która stabilizuje interfejs elektrochemiczny, zmniejszając pasożytniczy rozkład elektrolitu i zwiększając długoterminową stabilność. Wyniki te sugerują, że w ramach SEI podwójna warstwa elektryczna jest ważnym czynnikiem w pasywacji powierzchni. Ta wiedza dostarcza niedostatecznie zbadaną przestrzeń parametrów do optymalizacji anod krzemowych w bateriach litowo-jonowych nowej generacji.
Odniesienie
https://doi.org/10.1002/aenm.202501074