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氟代碳酸亞乙酯 (FEC) 是鋰離子電池（LIBs）硅 (Si) 負極中重要的電解液添加劑，可以形成穩(wěn)定的SEI層并且可以顯著提高Si負極的循環(huán)穩(wěn)定性，但它很容易被路易斯酸（PF₅^–）脫氟形成有害的腐蝕性物質(zhì)（HF）。

為了克服這個問題，蘇州大學鄭洪河教授、王艷等人在硅表面上開發(fā)了一種新型的多功能表面改性劑（HEDP）。它不僅可以消耗HF，還可以參與形成具有優(yōu)異電化學穩(wěn)定性、高鋰電導率和良好熱穩(wěn)定性的固體電解質(zhì)界面（SEI）膜。

此外，帶有聚偏二氟乙烯 (PVDF) 粘結(jié)劑的Si@HEDP負極表現(xiàn)出極大改善的電化學性能。

圖1. Si@HEDP負極與對照Si負極電化學性能對比

在30°C下循環(huán)500次后，基于該添加劑的Si@HEDP負極獲得了1831.8 mAh g^-1的高可逆容量，在60°C下循環(huán)200次后，仍保持2163.8 mAh g^-1，這與25次循環(huán)后容量幾乎為零的對照硅負極形成鮮明對比。

這項工作克服了在硅基電池中使用 FEC電解質(zhì)添加劑和PVDF粘結(jié)劑的基本挑戰(zhàn)。

圖2. HEDP使用FEC添加劑和PVDF粘結(jié)劑保護Si負極的機制示意圖

1-Hydroxyethylidene-1, 1-diphosphonic acid: a multifunctional interface modifier for eliminating HF in silicon anode, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.010

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蘇大鄭洪河/王艷EnSM: 用于消除硅負極中HF的多功能界面改性劑

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