AEM：基于100%硅负极和NMC811正极的420Wh/kg锂离子电池

2024年3月12日下午4:26 • 顶刊解读

硅阳极与其他材料和设备的改进相结合，可使锂离子电池的性能发生质的飞跃，使电池能量密度超过400 Wh kg^-1。

图1. 材料制备及表征

IMDEA材料研究所Afshin Pendashteh、Juan J. Vilatela等展示了一种基于直接从气相连续组装Si纳米线（Si-NW）而无需任何浆料处理的方式，以可扩展、大规模生产具有无限厚度的自支撑100%Si阳极。尽管没有任何导电添加剂，这种阳极即使在高负载情况下（如超过3 mg cm^-2或6.6 mAh cm^-2）也能提供很高的比容量（如2500 mAh g^-1）。这项工作研究了它们在传统液态电解液中的详细电化学特性，以确定Si-NWs网络及其界面中的不同电阻，以及它们在（脱）锂化反应和长时间循环过程中的演变。

图2. Si-NWs阳极的储锂特性

研究表明，在1000 mAh g^-1下循环1800次后，Si-NWs网络结构没有发生粉碎或断开，容量也没有下降。纳米线网络结构降低了颗粒之间的结电阻，防止了循环时的粉碎。阻抗和成分选择电子显微镜相结合的结果表明，容量衰减完全是通过SEI厚度和电阻的逐渐增加实现的。本文采用NMC811的全电池的容量在实用电池水平上可转化为420 Wh kg^-1的能量密度。

图3. Si-NWs电极的网络结构

Nanotextile 100% Si Anodes for the Next Generation Energy-Dense Li-ion Batteries. Advanced Energy Materials 2024. DOI: 10.1002/aenm.202304018

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