背景介紹

構(gòu)建堅(jiān)固的固體電解質(zhì)界面（SEI）對(duì)于開(kāi)發(fā)高能量密度硅基鋰離子電池至關(guān)重要。然而，如何準(zhǔn)確地操縱SEI層的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)仍然難以捉摸。

成果簡(jiǎn)介

近日，北京科技大學(xué)趙海雷團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)節(jié)Si電極表面上的氟化碳酸鹽添加劑的脫氟機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了由高彈性聚合物纏繞的LiF主導(dǎo)的SEI膜。實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果證實(shí)，在二氟（草酸）硼酸鋰（LiDFOB）添加劑的存在下，反式二氟碳酸亞乙酯（DFEC）分子的分解路線可以顯著改變。與在不添加LiDFOB的情況下破壞C–O鍵相反，通過(guò)LiDFOB誘導(dǎo)DFEC的直接脫氟步驟對(duì)于確保LiF主導(dǎo)的SEI的排他性形成和維持DFEC的環(huán)狀結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。脫氟的DFEC易于聚合形成聚碳酸亞乙烯酯，增強(qiáng)了SEI的彈性。所得的具有聚合物交織外層的LiF主導(dǎo)的SEI膜顯示出增強(qiáng)的離子導(dǎo)電性和機(jī)械穩(wěn)定性，這可以有效地加速電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)并保持Si電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，含有所設(shè)計(jì)的雙添加劑的電解質(zhì)的Si電極表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和優(yōu)異的倍率性能，在2 A g^–1下1000次循環(huán)后，可提供1487.3 mAh g^–1的高可逆容量。

該成果以題目為“Constructing LiF-Dominated Interphases with Polymer Interwoven Outer Layer Enables Long-Term Cycling of Si Anodes”的文章發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《ACS Nano》。

圖文導(dǎo)讀

通常，與電解質(zhì)主溶劑相比，電解質(zhì)成膜添加劑應(yīng)具有更高的電化學(xué)反應(yīng)性（即，在負(fù)極表面具有更高還原電勢(shì)），相當(dāng)于更低的最低未占分子軌道（LUMO）能量。密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，DFEC的LUMO能量比碳酸亞乙酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）和碳酸二甲酯（DMC）的常規(guī)溶劑低得多（圖1），表明DFEC將容易在Si電極表面被還原以參與SEI的形成。與溶劑、DFEC和Li鹽相比，LiDFOB具有最低的LUMO能量，表現(xiàn)出高的電子親和力，因此它會(huì)首先分解，然后參與隨后的SEI層的構(gòu)建。

【圖1】常規(guī)溶劑LiPF₆、DFEC和LiDFOB的最低未占分子軌道能級(jí)的理論計(jì)算。

這些添加劑在電解質(zhì)中的還原產(chǎn)物對(duì)SEI膜的結(jié)構(gòu)和性能有很大影響，而化學(xué)環(huán)境會(huì)嚴(yán)重影響這些化合物的還原分解結(jié)果。因此，在反應(yīng)能量計(jì)算的基礎(chǔ)上，研究了DFEC在不使用或使用LiDFOB的情況下可能發(fā)生的分解反應(yīng)。在沒(méi)有LiDFOB的情況下，熱力學(xué)中DFEC還原最有可能的第一步是由Li⁺引發(fā)的C–O鍵上發(fā)生的開(kāi)環(huán)反應(yīng)，因?yàn)榕c脫氟反應(yīng)（?6.29 eV）相比，相關(guān)反應(yīng)能量更負(fù)（?6.83 eV）（圖2a）。因此，如果只添加DFEC，那么DFEC的直接脫氟幾乎是不可能的。相反，在LiDFOB的分解產(chǎn)物之一BF₃的誘導(dǎo)下，DFEC的脫氟反應(yīng)能變得更負(fù)（-7.91 eV，圖2b），表明在LiDFOB存在的情況下DFEC的初始還原路徑發(fā)生了顯著變化。所產(chǎn)生的LiBF₄隨后將與Li⁺反應(yīng)以形成LiF和Li_xBF_y以參與SEI的形成。

對(duì)于隨后的DFEC還原，還計(jì)算了不使用和使用LiDFOB的可能分解路徑。結(jié)果如圖2c，d所示。在不存在LiDFOB的情況下，DFEC的熱力學(xué)上有利的分解產(chǎn)物是Li₂CO₃、LiF和氟化烯烴（圖2c），這表明DFEC的分解不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量的Li₂CO₃。（16，26）不同的是，在將LiDFOB摻入DFEC系統(tǒng)時(shí)，LiF、Li_xBF_y和脫氟的DFEC（即碳酸亞乙烯酯（VC））成為主要還原產(chǎn)物，而不產(chǎn)生任何Li₂CO₃（圖2d）。

【圖2】根據(jù)反應(yīng)能量，不含LiDFOB（a，c）和含LiDFOB（b，d）的DFEC的可能還原分解機(jī)制。

為了驗(yàn)證雙添加劑DFEC和LiDFOB對(duì)Si電極的影響，制備了三種具有不同組成的電解質(zhì)，即參照電解質(zhì)（EC/DMC/DEC中的1M LiPF₆，表示為BL）、含DFEC的電解質(zhì)（具有10 vol %DFEC的BL電解質(zhì)，表示為BLF）和雙添加劑電解質(zhì)（具有0.5wt% LiDFOB的BLF電解質(zhì)，表示為由BLFB）。采用循環(huán)伏安法研究了硅負(fù)極在不同電解質(zhì)中儲(chǔ)鋰的電化學(xué)特性。如圖3a所示，在第一次負(fù)掃描期間低于0.05 V時(shí)觀察到的尖銳峰值表明活性晶體Si的初始鋰化，在隨后的循環(huán)中，活性晶體Si在0.18和～0.02 V處分裂為兩個(gè)峰值，表明Si負(fù)極的非晶化。在0.35和0.53V處確定的氧化峰是Li–Si合金脫合金過(guò)程的特征性表現(xiàn)。為了闡明電解質(zhì)添加劑的分解行為，圖3b顯示了0.8–1.9 V電壓范圍內(nèi)的放大CV曲線。在第一次負(fù)掃描期間，BLF電解質(zhì)在～1.53 V處顯示出還原峰，根據(jù)DFT結(jié)果，這可歸因于DFEC的C–O鍵上發(fā)生的開(kāi)環(huán)反應(yīng)（圖1b）。當(dāng)使用BLFB的電解質(zhì)時(shí)，可以在1.58和1.68V處觀察到兩個(gè)還原峰（圖3b）。在1.68V時(shí)，這應(yīng)該是由LiDFOB的分解引起的，而在～1.58V時(shí)的早期還原峰值可以通過(guò)在LiDFOB存在下DFEC的獨(dú)特分解行為來(lái)解釋。

Si電極在不同電解質(zhì)中的長(zhǎng)期循環(huán)性能如圖3c，d所示。BL電解質(zhì)中的Si電極表現(xiàn)出CE的波動(dòng)性很大，在第一次循環(huán)時(shí)迅速下降，然后逐漸增加到相對(duì)穩(wěn)定的99.29%（圖3c）。CE的快速降低應(yīng)歸因于Si顆粒破裂，因此新的表面暴露于電解質(zhì)，導(dǎo)致電解質(zhì)連續(xù)分解和一些Si顆粒失去電接觸。這與基于BL的電池的快速容量衰減一致；300次循環(huán)后僅保留260.3 mAh g^–1的低容量（圖3d）。這些結(jié)果揭示了BL電解質(zhì)的Si負(fù)極的嚴(yán)重顆粒粉碎和不穩(wěn)定的SEI層。含DFEC的電解質(zhì)中的Si負(fù)極表現(xiàn)出改善的循環(huán)性能，但仍遭受持續(xù)的容量下降，表明DFEC衍生的SEI膜的機(jī)械性能不足。這可能是因?yàn)镈FEC的代表性分解產(chǎn)物仍然含有一定量的Li₂CO₃和剛性聚烯烴（圖2），在Si負(fù)極的重復(fù)鋰化/脫鋰過(guò)程中，它們不能很好地保持界面穩(wěn)定性。在所研究的樣品中，添加10 vol%的DFEC是最佳量，其在300次循環(huán)后提供976.2 mAh g^–1的可逆容量，平均循環(huán)CE為99.54%（圖3c、d）。BLFB電解質(zhì)中的Si電極在500次循環(huán)后可提供1617.9 mAh g^–1的高充電容量，平均CE為99.68%（圖3c、d），表明雙添加劑電解質(zhì)中顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強(qiáng)，副反應(yīng)抑制。增強(qiáng)的性能與雙添加劑DFEC和LiDFOB的協(xié)同還原分解形成的SEI膜密切相關(guān)。還原產(chǎn)物聚（VC）、無(wú)機(jī)LiF和Li_xBF_y為SEI膜提供了增強(qiáng)的機(jī)械性能和快速的鋰離子擴(kuò)散率。更重要的是，高彈性的聚（VC）和導(dǎo)電的LiF和Li_xBF_y組分在單鏈反應(yīng)中同時(shí)產(chǎn)生，使無(wú)機(jī)LiF和LixBFy在彈性聚（PVC）基體中均勻分布。這可以帶來(lái)以下優(yōu)點(diǎn)：（1）均勻分散的LiF和Li_xBF_y可以提供均勻的電極反應(yīng)，這降低了局部電流密度并降低了活性顆粒內(nèi)部的應(yīng)力，確保了Si顆粒良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；（2）具有環(huán)狀分子結(jié)構(gòu)的聚（VC）可以提供優(yōu)異的機(jī)械性能，以承受活性Si顆粒的大體積變化，保持結(jié)構(gòu)完整性。（3）盡管聚（VC）基SEI由于其較差的Li離子導(dǎo)電性而通常表現(xiàn)出緩慢的電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，均勻分散的LiF和Li_xBF_y可以解決這個(gè)問(wèn)題，并能夠增強(qiáng)電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

正如預(yù)期的那樣，與其他樣品相比，基于BLFB的電池顯示出優(yōu)異的倍率能力（圖3e）。即使在5 A g–1下，也可以提供1696.3 mAh g–1的高可逆容量。CV曲線中電極反應(yīng)的峰值電流對(duì)掃描速率的高變化率也證明了優(yōu)越的速率性能（圖S7）。同時(shí)，基于BLFB的細(xì)胞可以在高速率條件下在長(zhǎng)期測(cè)試中穩(wěn)定地循環(huán)。在2 A g–1下1000次循環(huán)后，可以獲得1487.3 mAh g–1的高可逆容量（圖3f），對(duì)應(yīng)于67%的高保留率，考慮到使用的純納米Si陽(yáng)極材料沒(méi)有任何碳涂層。優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能可歸因于所形成的具有高彈性和鋰離子擴(kuò)散率的SEI膜，這源于DFEC和LiDFOB的協(xié)同作用。

【圖3】使用各種電解質(zhì)添加劑的Li?Si半電池的電化學(xué)測(cè)試。Si負(fù)極在不同電解質(zhì)中的初始CV曲線（a）和部分放大曲線（b）。在0.2 A g^–1下循環(huán)五次后，Si負(fù)極在1 A g^–l下的CE（c）和循環(huán)性能（d）。硅電極的倍率性能范圍從0.2到5 A g^–1。（e）在0.2 A g^–1下進(jìn)行5次循環(huán)和0.4 A g^–2下進(jìn)行10次循環(huán)后，在2 A g^–1下，硅負(fù)極在BLFB電解質(zhì)中的長(zhǎng)期循環(huán)性能（f）。5次循環(huán)后的奈奎斯特圖（g），并導(dǎo)出了各種循環(huán)后Si負(fù)極的R_SEI（h）和R_ct（i）。

盡管LiDFOB在高性能SEI膜的構(gòu)建中起著非常重要的作用，但當(dāng)僅使用LiDFOB作為添加劑時(shí)，Si電極的性能下降非?？欤踔帘葍H使用DFEC的情況更差，這表明了大分子聚（VC）的重要性，它為SEI提供了高彈性，以承受循環(huán)時(shí)的大體積變化。采用電化學(xué)阻抗譜（EIS）研究了電極/電解質(zhì)界面的性質(zhì)。如圖3g所示，Si電極在BLFB電解質(zhì)中表現(xiàn)出最低的阻抗，這表明在電極表面形成了薄且更導(dǎo)電的SEI層。顯然，在200次循環(huán)中，具有BLFB電解質(zhì)的Si電極的R_SEI和R_ct值都出現(xiàn)了最小的增加（圖3h、I），表明了雙添加劑在穩(wěn)定界面膜方面的明顯優(yōu)勢(shì)。

采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察了混合添加劑對(duì)循環(huán)電極結(jié)構(gòu)完整性的影響。如圖4a所示，新鮮的硅電極顯示出光滑均勻的形態(tài)。200次循環(huán)后，BL電解質(zhì)中的Si電極出現(xiàn)巨大裂縫（圖4b），表明在循環(huán)過(guò)程中，Si負(fù)極無(wú)法在BL電解質(zhì)中保持其電極結(jié)構(gòu)的完整性。在無(wú)添加劑電解質(zhì)中形成的SEI層既不能承受Si的體積膨脹，也不能防止連續(xù)的寄生反應(yīng)，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的容量耗盡（圖3d）。在200次循環(huán)后，仍然可以在基于BLF的電極中觀察到明顯的裂紋（圖4c），這表明DFEC衍生的SEI膜的機(jī)械性能不足，這與其在循環(huán)過(guò)程中的逐漸容量衰減一致（圖3d）。相反，基于BLFB的電極表現(xiàn)出相對(duì)完整的結(jié)構(gòu)，具有輕微的裂紋（圖4d），這反映在其優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性上（圖3d）。電極完整性的顯著改善效果表明，DFEC和LiDFOB的組合構(gòu)建了具有良好穩(wěn)定性和耐久性的堅(jiān)固SEI層，以有效緩解Si負(fù)極的體積膨脹。此外，與BL和BLF樣品相比，在BLFB電解質(zhì)中循環(huán)的Si電極顯示出最小的厚度增加，如圖4e–h所示，再次證明了DFEC和LiDFOB的協(xié)同效應(yīng)賦予的生成SEI膜的優(yōu)越機(jī)械性能。

【圖4】BL（b）、BLF（c）和BLFB（d）電解質(zhì)中的新鮮Si電極（a）和循環(huán)Si電極的俯視SEM圖像。BL（f）、BLF（g）和BLFB（h）電解質(zhì)中的新鮮Si電極（e）和循環(huán)Si電極的截面SEM圖像。

為了揭示雙添加劑在控制Si電極表面形成的SEI膜的結(jié)構(gòu)和組成中的作用，進(jìn)行了連續(xù)Ar離子蝕刻的X射線光電子能譜（XPS）測(cè)試，結(jié)果數(shù)據(jù)如圖5所示。BL電解質(zhì)中C 1s光譜在284.6、286.4、288.6和290.0 eV處的典型峰可歸屬于C–C、C–O和C═O，主要來(lái)自ROLi、ROCO₂Li和/或(ROCO₂Li)₂和Li₂CO₃，它們是碳酸鹽溶劑在BL電解質(zhì)中的主要分解產(chǎn)物（圖5a）。對(duì)于含添加劑的電解質(zhì)（BLF和BLFB），存在低得多的Li₂CO₃和C–C峰（圖5b、c），表明有效抑制了常規(guī)溶劑的分解。287.7和290.7 eV處的新峰分別與C–F和O–C–F相連（圖5b），它們應(yīng)該來(lái)自DFEC的中間還原產(chǎn)物。注意到在所有蝕刻深度中都存在相應(yīng)的配體（O–C–F），這表明DFEC在BLF電解質(zhì)中的脫氟非常困難，而它在BLFB樣品的C 1s光譜中消失了（圖5c），表明在LiDFOB存在的情況下，DFEC的脫氟很容易進(jìn)行，這與圖2中的計(jì)算結(jié)果非常一致。更重要的是，在BLFB樣品中檢測(cè)到291.0 eV的ROCO₂R物質(zhì)，對(duì)應(yīng)于聚碳酸酯或聚（VC），這將有助于增強(qiáng)SEI層的彈性，以很好地適應(yīng)Si的體積膨脹。總體而言，C–F的減少，對(duì)應(yīng)的O–C–F消失，并且ROCO₂R的出現(xiàn)表明LiDFOB可以誘導(dǎo)DFEC的脫氟和聚合。

在F 1s光譜中（圖5d–f），在含有添加劑的電解質(zhì)中觀察到684.7 eV的LiF信號(hào)比在BL電解質(zhì)中更強(qiáng)，這表明添加DFEC促進(jìn)了LiF的形成。正如預(yù)期的那樣，LiDFOB的引入進(jìn)一步增強(qiáng)了LiF的形成。BLFB樣品中較弱的C–F鍵再次證明LiDFOB促進(jìn)了DFEC添加劑的脫氟。更重要的是，BL樣品的SEI膜中的LiF呈現(xiàn)梯度分布，從表面到內(nèi)部逐漸增加。然而，對(duì)于具有DFEC的樣品，LiF含量的梯度顯著減輕。特別是，對(duì)于BLFB樣品，SEI膜中的LiF分布傾向于從表面到內(nèi)部以相似的含量均勻化（圖5f），這表明LiF為主的無(wú)機(jī)物質(zhì)與彈性聚合物聚（VC）均勻分散的交織外部結(jié)構(gòu)特征，這是雙添加劑LiDFOB和DFEC協(xié)同還原的結(jié)果。這種SEI膜結(jié)構(gòu)可以提供高彈性和優(yōu)異的離子導(dǎo)電性，這有利于Si電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和倍率性能。

此外，LiF和Li₂CO₃的無(wú)機(jī)成分的比例可以從Li 1s光譜中確定（圖5g）。BL電解質(zhì)中的Si電極與少量LiF形成了以Li₂CO₃為主的SEI，而BLF電解質(zhì)中的硅電極產(chǎn)生了Li2CO₃/LiF雜化SEI（見(jiàn)圖5g），再次表明DFEC的添加有利于富LiF SEI層的構(gòu)建。然而，基于BLF的SEI中C–F的存在（圖5b）表明，部分氟仍難以從DFEC分子中逸出。DFT結(jié)果表明，在含DFEC的電解質(zhì)中引入LiDFOB可以誘導(dǎo)DFEC的直接脫氟，產(chǎn)生更多的LiF。正如預(yù)期的那樣，在BLFB電解質(zhì)中的Si電極表面上形成了具有較少Li₂CO₃的LiF主導(dǎo)的SEI（圖5g）。此外，在BLFB樣品中檢測(cè)到Li_xBF_y和/或Li_xBO_yF_z，這可以進(jìn)一步提高界面層的離子電導(dǎo)率。因此，這種以聚(VC)/LiF為主的交織無(wú)機(jī)SEI膜具有良好的彈性、高模量和增強(qiáng)的Li⁺導(dǎo)電性，這使得能夠在重復(fù)循環(huán)過(guò)程中承受大的應(yīng)力，并促進(jìn)Li離子在界面處的傳輸。

傅立葉變換紅外（FTIR）測(cè)量用于分析SEI膜的組成。如圖5h所示，使用BLFB電解質(zhì)的Si電極表面顯示出比BLF電解質(zhì)中的C–F更弱的峰。值得注意的是，與BLF相比，BLFB樣品中ROCO₂R的峰更強(qiáng)烈，這表明在LiDFOB存在下脫氟DFEC的強(qiáng)烈聚合，這與XPS結(jié)果相互印證。

【圖5】分別在BL（a，d）、BLF（b，e）和BLFB（C，F(xiàn)）電解質(zhì)中50次循環(huán)后，具有不同蝕刻時(shí)間的Si電極的C 1s和F 1s的XPS光譜。BLF和BLFB電解質(zhì)中Li 1s光譜的比較（g）。使用BLF和BLFB電解質(zhì)50次循環(huán)后Si負(fù)極的FTIR光譜（h）。

為了進(jìn)一步確認(rèn)在設(shè)計(jì)的BLFB電解質(zhì)中形成的SEI的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜（TOF-SIMS）檢查。深度剖面圖和映射圖提供了對(duì)幾種物質(zhì)的空間分布和變化趨勢(shì)的深入了解。如圖6a，b所示，Si^–、Li₂F₃^–、C₂H₂O^–和LiCO₃^–分別是Si、LiF、有機(jī)組分和Li₂CO₃的特征離子片段?？捎^察到，LiF顯著富集，而Li₂CO₃在電極表面的存在要少得多，這表明Li₂CO₃的形成受到了極大的抑制，這可歸因于LiDFOB誘導(dǎo)的DFEC的直接脫氟。此外，Li₂F₃^–和C₂H₂O^–物種在SEI的頂層重疊，表明LiF和聚（VC）在SEI外層具有良好的交織結(jié)構(gòu)，這與XPS結(jié)果一致。

【圖6】50次循環(huán)后基于BLFB的Si電極的ToF-SIMS結(jié)果：各種離子的深度分布（a）。各種離子的濃度分布的3D化學(xué)成像（b）。

鑒于上述情況，雙添加劑可能的協(xié)同分解機(jī)制如圖7a所示。首先，LiDFOB由于其最低的LUMO能級(jí)而優(yōu)先分解以產(chǎn)生Li_xBO_yF_z和BF₃。然后，在BF₃和Li離子的參與下，DFEC直接脫氟形成反應(yīng)性碳酸亞乙烯酯（VC）、Li_xBF_y和大量的LiF。最后，得到的VC將聚合成高彈性的聚合物（VC）。因此，如圖7b所示，在BLFB電解質(zhì)中，所形成的由Li_xBF_y或Li_xBO_yF_z修飾并與聚（VC）交織的以LiF為主的SEI膜顯示出顯著增強(qiáng)的機(jī)械穩(wěn)定性和離子導(dǎo)電性，這可以有效地緩解Si負(fù)極的體積變化，促進(jìn)LIBs的穩(wěn)定循環(huán)。這與分別在BL和BLF電解質(zhì)中形成的以Li₂CO₃為主的具有常規(guī)含鋰有機(jī)物的SEI和具有聚烯烴的Li₂CO₃/LiF雜化SEI形成鮮明對(duì)比，后者顯示出不足以緩解Si負(fù)極的界面問(wèn)題的性能，從而導(dǎo)致連續(xù)的容量退化。

【圖7】提出了DFEC和LiDFOB在BLFB電解質(zhì)中的協(xié)同還原機(jī)制（a）。用不同電解質(zhì)在Si表面上形成的界面組成的示意圖（b）。

此外，為了評(píng)估BLFB電解質(zhì)的實(shí)用性，通過(guò)將LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（NCM622）正極與預(yù)硫化硅負(fù)極相匹配來(lái)組裝全電池，并在2.8–4.3 V范圍內(nèi)在0.3 C下進(jìn)行測(cè)試。如圖8a，b所示，BLFB電解質(zhì)中的全電池表現(xiàn)出比基于BLF的電池（162.4 mAh g^–1）更高的可逆容量165.5 mAh g^-1。與BLF樣品相比，在循環(huán)過(guò)程中觀察到BLFB樣品的電壓極化增加較小，這表明在BLFB電解質(zhì)中形成的電極-電解質(zhì)界面比在BLF電解質(zhì)中穩(wěn)定得多。在0.3 C下循環(huán)100次后（圖8c），基于BLFB的全電池保持比BLF更高的放電容量。所有這些結(jié)果令人信服地表明，協(xié)同雙添加劑DFEC/LiDFOB在硅基陽(yáng)極的實(shí)際應(yīng)用中是有前景的。

【圖8】在2.8–4.3 V的電壓范圍內(nèi)，使用BLFB（a）和BLF（b）電解質(zhì)的Si?NCM622全電池的選定充放電曲線。在0.1C（c）的前三次循環(huán)后，全電池在0.3C的兩種電解質(zhì)中的循環(huán)性能。

總結(jié)與展望

總之，DFEC和LiDFOB作為一種協(xié)同的雙添加劑應(yīng)用于改善硅負(fù)極的界面性能和提高硅負(fù)極的電化學(xué)循環(huán)性能。LiDFOB的存在可以顯著誘導(dǎo)DFEC的直接脫氟，同時(shí)形成無(wú)機(jī)物質(zhì)，如LiF和Li_xBF_y。具有高反應(yīng)性的脫氟DFEC可以聚合成高彈性的聚（VC），其將與同時(shí)產(chǎn)生的LiF交織，形成具有LiF主導(dǎo)的內(nèi)層和LiF聚合物交織的外層的獨(dú)特SEI結(jié)構(gòu)。這些有益成分賦予SEI膜增強(qiáng)的機(jī)械穩(wěn)定性和高離子電導(dǎo)率，可以有效緩解Si顆粒的體積膨脹，使電流密度均勻化，促進(jìn)Si負(fù)極的電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。具有雙添加劑電解質(zhì)的優(yōu)化硅電極表現(xiàn)出增強(qiáng)的電化學(xué)性能，包括倍率性能、循環(huán)CE和循環(huán)穩(wěn)定性。該工作為高能量密度硅基LIBs的實(shí)際應(yīng)用提供了對(duì)先進(jìn)電解質(zhì)添加劑設(shè)計(jì)的深入見(jiàn)解。

參考文獻(xiàn)

Yaozong Yang, Jie Wang, Zhaolin Li et al. Constructing LiF-Dominated Interphases with Polymer Interwoven Outer Layer Enables Long-Term Cycling of Si Anodes. ACS Nano. (2024)

DOI: 10.1021/acsnano.4c00998

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c00998