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高温固相Li引入大幅提高SiO首次库伦效率

高温固相Li引入大幅提高SiO首次库伦效率
图1.SiO负极中还原硅和不可逆相的排列示意图:(a)不可逆相的理想排列,(b)和(c)不可逆相的非理想排列

锂离子电池硅基负极除了导电性不好和体积变化大外,还存在首次循环时Li+被Si和O2-消耗以形成Li4SiO4Li2O不可逆相的缺陷。这就造成SiO在首次循环出相当大的不可逆容量(>45%)损失针对这种情况,本文作者通过高温固相反应在合成SiO时引入Li,形成不可逆相Li4SiO4Li2O。这两种物质间的固态反应是很容易进行的,且和电池反应相同。作者把SiO粉和Li粉分别按7:1、8:1和9:1的质量比来进行对比实验(71SSR、81SSR和91SSR)。通过电化学表征, 71、81和91SSR SiO电极分别显示出82.1%、79.8%和78.9%的初始库仑效率,相对于SiO电极58.5%的初始库仑效率,该材料的首次库伦效率得到明显提高。

高温固相Li引入大幅提高SiO首次库伦效率

图2. 样本的电化学表征

能源存储和转化器件是当下科学研究的热点,高效率材料更是各领域追求的目标。现有的锂离子电池终究不能满足能源技术领域进步的需求,所以更大的挑战等待人类去迎接,更美好的未来等待人类去探索!

  Jee HoYom, Sun WooHwang, Sung ManCho, Woo YounYoon. Improvement of irreversible behavior of SiO anodes for lithium ion batteries by a solid state reaction at high temperature. J. Power Sources, 2016, DOI:10.1016/j.jpowsour.2016.02.025

 

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