硅（Si）負(fù)極被廣泛認(rèn)為是鋰離子電池（LIBs）的顛覆性技術(shù)，因為它的容量遠(yuǎn)高于普遍使用的石墨，并且數(shù)量和質(zhì)量上都足夠充足。大多數(shù)Si負(fù)極設(shè)計采用納米結(jié)構(gòu)來克服循環(huán)過程中的大體積變化，但這樣做的代價是犧牲了可制造性、成本優(yōu)勢和其他優(yōu)點。
在這里，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所崔光磊團隊，在《Nature Sustainability》發(fā)表題為Recycled micro-sized silicon anode for high-voltage lithium-ion batteries的論文。
研究團隊展示了從光伏廢棄物回收的微米級Si（μm-Si）可以作為陽極材料，益于合理的電解液設(shè)計，其表現(xiàn)出99.94%的平均庫侖效率，并在200個循環(huán)后保持其初始容量的83.13%。
通過使用3M LiPF6在1,3-DX/1,2-DEE的醚基電解液，NCM811||μm-Si軟包電池在惡劣條件下仍能耐受80個循環(huán)，并表現(xiàn)出340.7 Wh kg?1的能量密度。
令人印象深刻的電化學(xué)性能歸功于獨特的SEI化學(xué)性質(zhì)，其中柔性聚合物主導(dǎo)的外層將破碎的Si顆粒很好地結(jié)合在一起，而剛性富Li2O/LiF內(nèi)層則有助于離子傳導(dǎo)和抑制副反應(yīng)。
NCM811||μm-Si全電池的電化學(xué)性能。
這項工作不僅為Si顆粒提供了一個更可持續(xù)的供應(yīng)來源，而且解決了μm-Si負(fù)極材料面臨的主要問題。
Liu, T., Dong, T., Wang, M. et al. Recycled micro-sized silicon anode for high-voltage lithium-ion batteries. Nat Sustain (2024). https://doi.org/10.1038/s41893-024-01393-9
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