Breaking: Boron-Alloyed Silicon Anodes Triple Ang Calendar Life Ng Lithium-Ion Batteries
|
Abstract
Ang pagpapatatag ng solid electrolyte interphase (SEI) ay nananatiling isang pangunahing hamon para sa mga anode ng baterya ng lithium-ion na nakabatay sa silicon. Ang pagsasama-sama ng silikon na may mga pangalawang elemento tulad ng boron ay lumitaw bilang isang promising na diskarte upang mapabuti ang cycle ng buhay ng silicon anodes, ngunit ang pinagbabatayan na mekanismo ay nananatiling hindi malinaw. Upang matugunan ang agwat sa kaalaman na ito, kung paano nakakaimpluwensya ang konsentrasyon ng boron sa pagganap ng baterya ay sistematikong sinisiyasat. Ang mga resultang ito ay nagpapakita ng isang malapit-monotonic na pagtaas sa cycle lifetime na may mas mataas na boron content, na may boron-rich electrodes na makabuluhang lumalampas sa purong silikon. Bukod pa rito, ang mga anod ng silicon-boron alloy ay nagpapakita ng halos tatlong beses na mas mahabang buhay ng kalendaryo kaysa sa purong silikon. Sa pamamagitan ng detalyadong pagsusuri ng mekanistiko, ang mga alternatibong salik na nag-aambag ay sistematikong ibinukod, at iminungkahi na ang pinahusay na pagwawasto ay nagmumula sa isang malakas na permanenteng dipole sa ibabaw ng nanoparticle. Ang dipole na ito, na nabuo sa pamamagitan ng undercoordinated at highly Lewis acidic boron, ay lumilikha ng static, ion-dense na layer na nagpapatatag sa electrochemical interface, binabawasan ang parasitic electrolyte decomposition at pinahuhusay ang pangmatagalang katatagan. Iminumungkahi ng mga natuklasang ito na, sa loob ng balangkas ng SEI, ang electric double layer ay isang mahalagang pagsasaalang-alang sa passivation sa ibabaw. Nagbibigay ang insight na ito ng underexplored na parameter space para sa pag-optimize ng mga anode ng silicon sa mga susunod na henerasyong lithium-ion na baterya.
Sanggunian
https://doi.org/10.1002/aenm.202501074