电解质界面以防止连续SEI生长和被封闭的Li-Si积累(2)减少由体积膨胀引起的新界面的生长,从而减少锂离子消耗。Si稳定性问题主要来自于Si与液体电解质的界面。在全固态电池(ASSB)中使用固态电解质(SSE)是一种很有前景的替代方法,因为它能够形成稳定且钝化的SEI。目前大多数ASSB研究都集中在金属锂的使用上,以最大限度地提高电池能量密度。然而,金属锂负极的小临界电流密度通常要求在高温下运行,尤其是在电池充电期间。鉴于此,来自加州大学圣地亚哥分校的ZhengChen(陈政),YingShirleyMeng(孟颖)课题组提出了由99.9wt%μSi作为负极用于μSi
SSE
NCM电池,以克服μSi的界面稳定性挑战和ASSB的电流密度限制。与此同时,通过去除负极中的碳,显著减少了与固体电解质的界面接触(和不需要的副反应),避免了液体电解质通常发生的连续容量损失。在锂化过程中,在μSi和SSE之间会形成钝化SEI,随之界面附近的μSi颗粒会进行锂化。高反应性的Li-Si会与其附近的Si颗粒发生反应。这个反应会在整个电极中传播,从而形成致密的Li-Si层。实验发现这个过程在不需要任何过量的锂源情况下是高度可逆的。研究人员进行了单独的全电池实验,实现了高达5mAcm-2的电流密度、-20°到80°C之间的运行以及不同电池高达11mAhcm-2(mAhg-1)的面积容量。μSi-NCM全电池在5mAcm-2下次循环后仍可提供80%的容量保持率,证明了利用ASSB实现的μSi的整体循环稳定性。本文提出的固态硅电池方法克服了传统电池中的许多限制,它为电池领域提供了令人兴奋的机遇,可满足市场对更高体积能量、更低成本和更安全电池的需求。Fig.1
Schematicof99.9wt%μSielectrodeinanASSBfullcell.Fig.2
CarboneffectsonSSEde