Small:提升高容量硅基负极锂离子电池首圈库伦效率的研究进展

当前商业化的锂离子电池负极材料主要为改性天然石墨和人造石墨,尽管制备技术已相当成熟,但其理论比容量只有372 mAh/g,难以满足市场对大容量锂离子电池的需求。硅基负极锂离子电池由于其超高的比容量和较低的工作电位近年来受到了巨大的关注,被认为是最有希望代替当前商用石墨负极的下一代高容量锂离子电池负极材料。过去十年来,尽管在基于硅电极材料结构设计以保持电池高容量和长寿命的研究上取得了巨大的进展,但是硅负极锂离子电池的实际应用依然存在一些亟待解决的问题。其中较低的首圈库伦效率是制约其实际应用的较为关键的因素之一。

近日,盐城工学院孙林博士和南京大学金钟教授合作,系统总结了近年来已报道的提升硅基负极锂离子电池首圈库伦效率的策略。

作者们首先讨论了影响硅基负极锂离子电池首圈库伦效率值的因素,重点从结构调控、预锂化策略、界面设计、电解液添加剂、粘合剂等五个方面进行了总结。综述主体借助相关文献评述了不同调控策略相应的优缺点和对应的实验结果。最后,作者们深入讨论了硅基负极锂离子电池在提升首圈库伦效率值上面临的问题和挑战,尤其是在预锂化技术的发展、硅表面氧化程度和首圈库伦效率的平衡、新型电解液添加剂的设计、机理的深入洞悉等方面进行了展望。

作者简介:

孙林:盐城工学院化学化工学院讲师,常州大学兼职硕士生导师,2017年博士毕业于南京大学化学系。目前团队主要研究方向为无机功能材料的设计合成及在能量储存与转化中的应用。主持江苏省自然科学基金、江苏省产学研合作基金、江苏省博士后基金等项目、迄今已以第一/通讯作者发表SCI论文20余篇,被引1000余次。

金钟:南京大学化学化工学院教授、博士生导师。2003年和2008年分别获得获北京大学学士和博士学位。2008-2014年先后在美国Rice大学和麻省理工学院进行博士后研究。2014年起任教于南京大学,先后入选了科技部创新人才推进计划、国家优秀青年科学基金、国家“万人计划”科技创新领军人才。主要研究领域是能源材料化学,包括:清洁能源转换与存储材料的结构设计、物理化学机制研究和器件应用。已在JACS、Angew. Chem.、Nature Commun.、Adv. Mater.等学术期刊发表SCI论文>160篇,他引>11000次,H因子54。

论文信息:

A Review on Recent Advances for Boosting Initial Coulombic Efficiency of Silicon Anodic Lithium Ion batteries

Lin Sun*, Yanxiu Liu, Jun Wu, Rong Shao, Ruiyu Jiang, Zuoxiu Tie, Zhong Jin*

Small

DOI: 10.1002/smll.202102894

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202102894