今天分享的是:福建师范大学 林应斌:硅基负极析锂行为及调制研究
报告共计:27页
该文档围绕硅基负极析锂行为及调制展开研究,核心内容如下:
硅基负极因具备约4200 mAh/g的理论容量、约0.4V的工作电压及27.7%的丰富储量,是理想的负极材料,但存在体积变化大、电导率低、SEI膜不稳定、高低温性能差、生产成本高等挑战,导致容量衰减严重,其实用化全电池的失效机制和优化路线尚不清晰。
在硅及硅-石墨负极的析锂效应方面,快速放电产生的大极化、硅低的首次锂化电位都会诱发析锂;过锂化过程中,锂沉积和合金化反应存在竞争,且会影响电压滞后、库伦效率和容量。
石墨/硅复合负极存在竞争式锂化/析锂机制,硅和石墨的锂化行为有差异,微米硅和石墨放电至5mV时均有析锂,且微米硅析出晶粒更大。可通过优化离子流策略,如添加纳米TiO₂,以及控制电压窗口来调节该机制。
固态电池中,硅锂化-析锂行为受负载量和堆叠压力影响。硅负载量增加会导致比容量降低、锂浓差梯度增大等;外加压力增加对锂+梯度和可逆比容量影响不大,但能降低Von Mises应力。原位XPS技术可提供电极-电解质界面和体相降解行为的信息。
总结来看,硅-石墨复合负极的竞争性锂化-析锂机制为优化电极性能提供了新思路,可通过添加纳米材料、优化N/P比和充放电电压窗口改善循环寿命;低锂+浓差梯度对固态电池很关键,原位XPS技术作用显著。
以下为报告节选内容