Срочная новость: кремниевые аноды, легированные бором, втрое увеличивают срок службы литий-ионных батарей.
|
Абстрактный
Стабилизация твердого электролитного межфазного слоя (SEI) остается ключевой проблемой для анодов литий-ионных батарей на основе кремния. Легирование кремния вторичными элементами, такими как бор, стало многообещающей стратегией для улучшения срока службы кремниевых анодов, однако лежащий в основе механизм остается неясным. Для восполнения этого пробела в знаниях систематически исследуется влияние концентрации бора на характеристики батареи. Полученные результаты показывают почти монотонное увеличение срока службы при более высоком содержании бора, при этом электроды с высоким содержанием бора значительно превосходят чистый кремний. Кроме того, аноды из сплава кремния и бора демонстрируют почти в три раза больший срок службы, чем чистый кремний. Благодаря детальному механистическому анализу систематически исключаются альтернативные факторы, способствующие улучшению пассивации, и предполагается, что улучшенная пассивация возникает за счет сильного постоянного диполя на поверхности наночастиц. Этот диполь, образованный недокоординированным и высококислотным бором Льюиса, создает статический, ионно-плотный слой, который стабилизирует электрохимический интерфейс, уменьшая паразитное разложение электролита и повышая долговременную стабильность. Эти результаты показывают, что в рамках концепции SEI электрический двойной слой является важным фактором пассивации поверхности. Это открытие открывает малоизученное пространство параметров для оптимизации кремниевых анодов в литий-ионных батареях следующего поколения.
Ссылка
https://doi.org/10.1002/aenm.202501074