车用高能电池请求能够连接应用10年以上，因而其永久平稳性相当紧急。对于新兴的硅（Si）基电池来讲，这具备很大挑战性——只管对缓解Si负极在轮回进程中的体积变动实行了洪量研讨，但对于那时光依赖性的电化学衰减知之甚少。
在此，美国阿贡国度实行室ChristopherS.Johnson团队商议了一系列对于Si的化学和电化学性质，以进一步描写它们是怎么加剧锂离子电池没落的缘故。进一步，提议了一些主张，觉得评价和补救这一弱点供给思绪，进而充足表现该类电池的上风。相干研讨以题为“Calendaragingofsilicon-containingbatteries”发布在最新一期的《NatureEnergy》上。
一、Si及其SEI具备极强的反响性
向负极增加Si会增进种种新的副反响，进而致使放气、SEI消融和电解液降解。图1展现了由Si及其SEI的反响性引发的不同做废机制，其或许致使寿命衰减。
图1.Si-基电池的长轮回本能衰减机制。在Si-基电池中张望到的致使寿命欠安的种种题目择要。由于SEI与HF的反响性，在Si上孕育的SEI会产生赓续变动。Si及其SEI体验的这类长久的电解液反响会加快容量衰减，同时还会孕育固体堆积物，进而障碍负极中的孔隙。永久轮回后，电解液损耗和孔隙障碍都邑消沉功率。在更根基的层面（插图），SEI体验了赓续的描写和构成变动，进而影响其庇护Si核的手腕。在轮回进程中，表面层也或许产期望器毁坏，由于颗粒会由于自放电而迟钝压缩。由此孕育败露的Si在电解液中会接续增进PF6的水解，进而孕育额外的HF，这或许对电池不利。其余，电解液降解的可溶性产品会在正极表面分散和反响，对电池壮健孕育未知恶果。这些进程或许会遵循轮回期间的温度和荷电状况（SOC）以及电解液/电极构成的情景而呈现不同，而且会因Si纳米组织的高表面积而加剧影响。
Si的这类反响性如图2所示。所测得容量定性地反响了每个负极的寄生进程：在电压坚持期间测得的容量增添的斜率越大，负极表面的副反响的刹时速度就越高。显然，在石墨电极中增加15wt%的Si会增添纯石墨的副反响水平。
图2.可视化电池中的SEI反响性。在NMC/Si-石墨（15%Si）和NMC/石墨电池中衡量的集成寄生电流。
二、连接的Si反响性加快功率衰减
电解液降解会增添电池阻抗。电解液的复原会致使在负极处积聚不溶性产品，进而缓解Li+的传输（图1）。跟着Si量的增加，电解液降解对电池阻抗的影响或许越发严峻。在实行室范围的电池测试中应用过多的电解液或许无奈探测到这一紧急影响。理解这一成分对于无误评价新材料的本能相当紧急。
三、Si增进失控的水解HF轮回
氢氟酸（HF）的孕育是应用基于LiPF6的电解液的效果，由于这类盐会被电池组装进程中引入的残留水实行水解。保守LIBs中的很多组件对HF相对“失活”，包罗商用粘结剂、石墨负极和聚烯烃隔阂。因而，保守的电池每每能够耐受高达ppm水的影响，而不会显著消沉本能。但是，当电池中存在Si基材料时，会浮现统统不同的情景。
这些反响实质上都是化学反响，可自力于电化学轮回而产生，使得它们或许是Si基电池本能没落进程中活性材料失活和阻抗抬高的缘故。
四、缓和战略和挑战
Si活性材料的表面改性是一个有前程的方位，由于由此孕育的外层供给了与电解液的化学相容性（图3a）。Si表面的分子涂层能够消沉其固有反响性，进而有用消沉锂离子在SEI处的俘获率。另一种或许对缓解老化影响的战略是建设物理障蔽，以将活性Si核与电解液相远隔（图3b）。这能够经过碳涂覆来完结，或许经过原子层堆积等技巧实行后束缚。然则，暂时的表面涂层战略依然不够以长久地避免没落。其余，增加Si基材料的表面积可有助于抬高永久化学和电化学平稳性（图3c）。末了，能够经过增加水去除剂，来增加HF对Si的无益影响（图3d）。
图3.束缚Si电极老化的战略。a）分子表面涂层。b）以核-壳和蛋黄-壳组织为主的表面庇护层。c）增加反响表面积。d）增加水去除剂，以避免HF孕育。
五、归纳与预计
对Si负极的研讨紧要聚合在体积变动的影响上，因而须要越发关心电池没落的情景。只管材料的进展和预锂化技巧的提升曾经助力完结了高的能量，但它们并没有直接束缚与时光相干的平稳性题目。显然，将轮回寿命做为判定Si组织的惟一电化学本能目标不是万分稳当，期望以后的研讨更多