硅陽極與其他材料和設(shè)備的改進(jìn)相結(jié)合，可使鋰離子電池的性能發(fā)生質(zhì)的飛躍，使電池能量密度超過400 Wh kg-1。
IMDEA材料研究所Afshin Pendashteh、Juan J. Vilatela等展示了一種基于直接從氣相連續(xù)組裝Si納米線（Si-NW）而無需任何漿料處理的方式，以可擴(kuò)展、大規(guī)模生產(chǎn)具有無限厚度的自支撐100%Si陽極。盡管沒有任何導(dǎo)電添加劑，這種陽極即使在高負(fù)載情況下（如超過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）。這項工作研究了它們在傳統(tǒng)液態(tài)電解液中的詳細(xì)電化學(xué)特性，以確定Si-NWs網(wǎng)絡(luò)及其界面中的不同電阻，以及它們在（脫）鋰化反應(yīng)和長時間循環(huán)過程中的演變。
研究表明，在1000 mAh g-1下循環(huán)1800次后，Si-NWs網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生粉碎或斷開，容量也沒有下降。納米線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降低了顆粒之間的結(jié)電阻，防止了循環(huán)時的粉碎。阻抗和成分選擇電子顯微鏡相結(jié)合的結(jié)果表明，容量衰減完全是通過SEI厚度和電阻的逐漸增加實現(xiàn)的。本文采用NMC811的全電池的容量在實用電池水平上可轉(zhuǎn)化為420 Wh kg-1的能量密度。
圖3.?Si-NWs電極的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
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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