Nyhet: Borlegerade kiselanoder tredubblar kalenderlivslängden för litiumjonbatterier
|
Abstrakt
Att stabilisera den fasta elektrolytgränssnittet (SEI) är fortfarande en viktig utmaning för kiselbaserade litiumjonbatterianoder. Legering av kisel med sekundära element som bor har framstått som en lovande strategi för att förbättra livslängden för kiselanoder, men den underliggande mekanismen är fortfarande oklar. För att åtgärda denna kunskapslucka undersöks systematiskt hur borkoncentrationen påverkar batteriets prestanda. Dessa resultat visar en nästan monoton ökning av livslängden med högre borhalt, där borrika elektroder avsevärt överträffar rent kisel. Dessutom uppvisar kisel-borlegeringsanoder nästan tre gånger längre kalenderlivslängd än rent kisel. Genom detaljerad mekanistisk analys utesluts alternativa bidragande faktorer systematiskt, och det föreslås att förbättrad passivering uppstår från en stark permanent dipol på nanopartikelytan. Denna dipol, som bildas av underkoordinerad och starkt Lewis-sur bor, skapar ett statiskt, jon-tätt lager som stabiliserar det elektrokemiska gränssnittet, vilket minskar parasitisk elektrolytnedbrytning och förbättrar långsiktig stabilitet. Dessa fynd tyder på att det elektriska dubbelskiktet, inom SEI-ramverket, är en viktig faktor vid ytpassivering. Denna insikt ger ett outforskat parameterutrymme för att optimera kiselanoder i nästa generations litiumjonbatterier.
Hänvisning
https://doi.org/10.1002/aenm.202501074