用于离子电池的高性能丰富的微粒体阳极,通过内部减轻压力而实现
Yao Gao1,2, Lei Fan3, Rui Zhou4
1Department of Applied Physics, The Hong Kong Polytechnic University, Kowloon, Hong Kong, People's Republic of China. yaogao@cuhk.edu.hk.
Nano-micro letters
|October 9, 2023
概括
离子电池的阳极通过结合锡和来提高稳定性和性能. 这种新的方法减轻了颗粒粉碎,提高了电池的寿命和能量密度,用于实际应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 阳极为离子电池提供高容量,但由于颗粒粉碎,其循环稳定性和速率性能不佳.
- 这种粉碎是由于度梯度的高压力和电池运行期间的异型变形造成的.
研究的目的:
- 为阳极制定应激减轻策略.
- 为了提高的电子导电性和离子扩散性.
- 为了提高离子电池基阳极的循环稳定性和速率性能.
主要方法:
- 将少量的锡 (Sn) 和 (Sb) 融入到微米大小的 (Si) 颗粒中.
- 制造Si8.5Sn0.5Sb微粒,平均颗粒大小为8.22微米.
- 评估电化学性能,包括放电能力,容量保留和循环稳定性.
主要成果:
- 与纯相比,Si8.5Sn0.5Sb微粒显示电子导电率增加了6000倍以上,Li扩散率增加了10倍.
- 阳极在100个循环后表现出1.62 Ah g-1在1.0 A g-1和1.19 Ah g-1在3.0 A g-1的高放电容量,具有很好的容量保留 (94.2%和99.6%).
- 多元组件阳极 (Si,Sn,Sb,Ge,Ag) 显示出超低容量的衰变率,每周期超过1000个周期,每周期为0.02%.
结论:
- 在Si粒子中Sn和Sb的均分布有效地降低了Li度梯度,并促进同位素化/脱,减轻压力.
- 开发的应力调节机制,利用行业兼容的制造方法,显著提高了阳极的性能.
- 这一战略为低成本,高能量密度的离子电池开辟了道路.
