 文章DOI: 10.1002/smll.202102894 可再充硅陽極鋰離子電池（SLIB）以其理論容量高、工作電位低、自然資源豐富等優(yōu)點而備受關(guān)注。在過去十年中，在延長SLIB的使用壽命和保持其高容量方面取得了重大進展。然而，近幾年來，SLIB的低初始庫侖效率（ICE）這一有害問題引起了越來越多的關(guān)注，因為ICE值是全電池設(shè)計的核心指標，它深刻地決定了活性材料的利用率和組裝電池的重量。在此，鹽城工學(xué)院孫林博士和南京大學(xué)金鐘教授合作在近日發(fā)表在small期刊上的綜述回顧了改善SLIB的解決方案的最新進展。作者們首先討論了影響硅基負極鋰離子電池首圈庫倫效率值的因素，重點從結(jié)構(gòu)調(diào)控、預(yù)鋰化策略、界面設(shè)計、電解液添加劑、粘合劑等五個方面進行了總結(jié)。文章著重介紹了各種方法的優(yōu)點和挑戰(zhàn)，并對其進行了詳細討論，為合理設(shè)計和開發(fā)最先進的技術(shù)以解決滑道低冰惡化問題提供了寶貴的見解。在此基礎(chǔ)上，提出了滑冰升冰的研究結(jié)論和未來的研究前景。  概述了用硅陽極改善鋰離子電池ICE的建議策略 文章重點 1、在過去的十年中，通過各種方法已部分解決了硅陽極ICE值低的惡化問題。特別是結(jié)構(gòu)設(shè)計被認為是最有效的解決方案，它涉及到硅納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建(將硅縮小到具有各種形態(tài)、尺寸和多孔結(jié)構(gòu)的納米尺度)和硅復(fù)合材料的制備(與碳、金屬、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物復(fù)合)。通過穩(wěn)定SEI膜來調(diào)節(jié)Si結(jié)構(gòu)有望提高ICE值;但值得注意的是，由于Si的納米結(jié)構(gòu)有利于壽命，對ICE值有害，因此平衡副反應(yīng)和電極穩(wěn)定性非常重要。特別是對于SiOx陽極，硅基材料表面氧化層的存在被認為是提高循環(huán)壽命性能的有效促進劑。然而，SiOx電極與電解質(zhì)之間的嚴重副反應(yīng)將導(dǎo)致ICE值的顯著降低。因此，在設(shè)計和制備硅納米結(jié)構(gòu)時應(yīng)同時考慮循環(huán)穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性。 2、同時具有拉伸強度和柔韌性的新型電解質(zhì)添加劑和粘結(jié)劑的設(shè)計已迫在眉睫。雖然SEI膜的成分復(fù)雜，但硅陽極的庫侖效率與電解質(zhì)成分、保護添加劑、雜質(zhì)濃度、充放電條件等有很大關(guān)系，電解質(zhì)添加劑有助于穩(wěn)定生成的SEI膜；同時，新型粘結(jié)劑可以實現(xiàn)電極的高穩(wěn)定性。應(yīng)該考慮到，粘合劑的傳統(tǒng)作用僅僅是作為一種粘合劑網(wǎng)絡(luò)來支持活性物質(zhì)和電流集電極上的炭黑等電子導(dǎo)電稀釋劑。然而，隨著高容量合金電極的蓬勃發(fā)展，設(shè)計具有多種功能(如機械堅固性、優(yōu)異的粘附能力和良好的分散性)的聚合物粘結(jié)劑顯得尤為重要。為此，從新型電解液添加劑和粘結(jié)劑的角度開發(fā)具有高ICE值的硅陽極成為可能。  3、預(yù)鋰化是有效提高硅陽極ICE值的必要而有力的策略。但是，應(yīng)該指出，目前的預(yù)浸法通常涉及復(fù)雜的程序和/或高成本。此外，從預(yù)鋰化機理的角度，需要通過理論計算和實驗來更好地理解預(yù)鋰化動力學(xué)和Li+離子擴散機理的限制因素。同時，經(jīng)過預(yù)浸處理后，密切關(guān)注SEI膜的表征和調(diào)控是必不可少的。另一方面，在實際應(yīng)用中，尋找合適的鋰源進行預(yù)鋰化技術(shù)是非常重要的。為了實現(xiàn)化學(xué)預(yù)鋰化的商業(yè)化，開發(fā)具有足夠低氧化還原電位的活性鋰試劑以補償不同陽極內(nèi)鋰離子的損失仍然具有挑戰(zhàn)性。需要注意的是，預(yù)鋰化試劑與電極粘結(jié)劑的相容性需要進一步考慮。此外，由于化學(xué)預(yù)鋰處理后的電極在空氣中不穩(wěn)定，需要研究改善預(yù)鋰處理電極空氣穩(wěn)定性的方法。 4、不可避免的硅氧化物的存在將導(dǎo)致嚴重的不可逆副反應(yīng)，在第一次蒸餾過程中，從而導(dǎo)致ICE值顯著降低。然而，另一方面，一些研究表明，部分氧化硅的存在有利于延長壽命，因此這一點存在一定的爭議。為了獲得具有高ICE和良好循環(huán)穩(wěn)定性的硅陽極，應(yīng)該強調(diào)在石墨碳中原子分散硅和/或硅表面有保護基團的設(shè)計和可控制備的新見解。事實上，這是一個平衡的計劃，提高了ICE值，降低了循環(huán)的穩(wěn)定性。 5、迫切需要先進的技術(shù)來表征SEIs。雖然已有許多技術(shù)用于探測SEIs的形成，如傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、x射線吸收精細結(jié)構(gòu)(XAFS)光譜和x射線光電子能譜(XPS)，但實際薄膜的形成、生長和演化的深入機制仍不明確。另一方面，現(xiàn)有的原位電池無法完全模擬真實的電池運行條件，由于反應(yīng)機理的復(fù)雜性，電極/電解質(zhì)界面上的電子和離子輸運動力學(xué)仍然缺乏詳細的信息。因此，迫切需要開發(fā)能夠同時獲取所有信息的集成技術(shù)，以便為電極材料的合理設(shè)計提供更完整的圖像。 免費領(lǐng)取中國硅碳負極產(chǎn)業(yè)地圖  領(lǐng)取方式 1. 轉(zhuǎn)發(fā)本推文到朋友圈，集36個贊，即可免費向聯(lián)系人領(lǐng)取《中國硅碳負極產(chǎn)業(yè)地圖2021版》紙質(zhì)檔一份（包郵），限量100份。 2. 如不想通過集贊的形式獲取地圖，也可以選擇直接購買，限時優(yōu)惠價88元（包郵）。 3.報名參加第六屆國際碳材料大會即送紙質(zhì)版產(chǎn)業(yè)地圖（限量200份) Carbontech2021碳基儲能論壇
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