通过可扩展和无模板合成为优质存储的微粒量身定制的黄外设计
Hao Wu1, Hong Wen1, Chen Wang1
1State Key Laboratory Breeding Base of Green Chemistry-Synthesis Technology, College of Chemical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou, 310014, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|March 26, 2024
概括
微米大小的 (Si) 阳极为离子电池提供成本和能量密度的好处. 一个新的黄皮Si阳极设计解决了体积膨胀问题,提高了循环稳定性和效率.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 微米大小的 (Si) 颗粒对离子电池具有吸引力,因为其成本低,体积能量密度高.
- 然而,它们的实际应用受到循环过程中大量体积变化的阻碍,导致电接触损失和固体电解质接口 (SEI) 不稳定.
研究的目的:
- 开发一种可扩展且无模板的方法,从微小Si粒子制造出一种新的黄皮结构Si阳极.
- 为了应对体积膨胀,电接触损失和Si阳极中的SEI不稳定性的挑战,以提高电池性能.
主要方法:
- 一个单步蚀刻过程被用来在商业Si微粒中创建一个空隙,形成一个芯 (黄).
- 通过本地氧化物层和随后的碳涂层在现场生长而构建了一个双壁外.
- 制造的黄皮Si阳极在实际的全细胞配置中进行了测试.
主要成果:
- 蛋黄结构有效地适应Si核心的体积膨胀,保持结构完整性.
- 双壁外限制Si碎片,并在循环过程中保持粒子和电极水平的电连接.
- 该SEI层在外表面稳定,防止连续生长.
- 实现了卓越的循环稳定性 (在100个循环后保持95%的容量) 和高库伦比效率 (99.5%).
结论:
- 黄色外结构的Si阳极设计成功克服了离子电池中微小Si粒子的局限性.
- 这种量身定制的设计为开发高性能,稳定和具有成本效益的阳极用于实际储能应用提供了有前途的途径.
