中科院物理所王雪锋丨金属锂与硅负极失效分

王雪锋

报告题目:金属锂与硅负极失效分析

王雪锋:谢谢组委会的邀请,让我有机会跟大家汇报一下或者分享一下我们在金属锂和硅失效分析,尤其是界面分析上的一些工作。

我的报告主要分以下几个部分,首先是关于背景介绍,关于高容量负极材料金属锂和硅负极,我们会先讲一下金属锂的失效分析,特别是如何区分有效的活性锂、死锂、SEI锂。另外我们做一下硅负极的失效分析,最后做一下展望。

首先是关于高容量负极材料。我们都知道未来电池是往高能量密度发展,正极从锂钴氧过渡到富锂材料或者是硫,然后负极从石墨过渡到硅以及最终的金属锂负极,整体的电池能量密度从-瓦时每千克,到瓦时每千克。但是随着高容量负极的使用,负极的问题会越来越突出,这个时候不管是用金属锂还是用硅负极,都有一些共性的问题。比如因为材料里嵌了锂或者沉积的锂比较多,它的体积膨胀是大于%或者是无限的,这个时候无限的体积膨胀跟收缩会带来电极的粉化。

另外电极材料中含有锂很多,这个时候的化学活性是很高的,带来的结果就是放电产物会跟电解液反应形成很多SEI;当有很多SEI积累的时候,就会阻碍电子转移或者离子输运,造成的结果就是会引起更多死锂或死硅合金的堆积。

从安全角度考虑,当放电在0伏或者沉积锂的时候会有锂枝晶生长问题,影响电池安全性能,而且电化学可逆性是比较差的。

在这里,我们


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