为了进一步提高锂离子电池的性能，电池制造商需要开发更好的负极来替代常用的石墨。其中，SiO比容量高，地壳储量丰富，有望用于下一代高功率锂离子电池。
但是SiO也有一系列的缺点，尤其是固有电导率低，在充放电循环过程中尺寸变化很大。高达300%的体积变化，负极材料会损坏脱落，从根本上降低性能。
复旦大学分子催化与功能材料上海重点实验室电化学科学家傅说:“如果将一氧化硅和碳结合在一种复合材料中，形成现有石墨阳极材料和下一代硅基阳极的混合物，可能会获得成功。这种复合材料具有两者的优点，但仍有许多障碍需要克服。”
碳具有很高的导电性和结构稳定性，在流通过程中体积膨胀要小得多。它的柔韧性和润滑能力有助于抑制硅的体积膨胀。总的来说，复合负极具有良好的容量和高循环性能。
但解决一套问题只会引出另一套问题，SiO-C复合阳极的库仑效率相对较差。使用SiO-C复合负极的锂离子电池在第一次循环中，部分锂与复合材料发生不可逆反应，产生“降解产物”，在负极表面与电解液之间形成固体电解质界面层。这种寄生的“锂化”过程又会导致活性锂和库仑效率的损失。
据国外媒体报道，为了克服这些挑战，研究人员开发了一种新的“预锂”技术，该技术预先在电池中储存额外的锂，以补偿电池循环过程中寄生反应消耗的锂。其他研究人员也开发了预锂化技术，通常涉及纯金属锂、改性金属锂或含锂化合物。这些方法都有局限性，如含锂化合物可能在循环过程中锂化后释放气体，从而降低负极的性能和电池的总能量密度。
研究人员将这种新的预锂技术称为“锂固体腐蚀”，它使用一种由含碳氮氧化锂(LiCPON)组成的固体电解质来代替电解质，从而解决了此类问题。这不仅避免了锂金属不必要的副反应，而且在阴极和电解质之间产生了更好的界面。
研究人员使用三种不同的方法实时观察电化学反应，包括光学成像、电子显微镜和X射线衍射，以研究固态腐蚀预锂化过程是否能按预期进行。与使用电解液的预锂电极相比，该技术将负极的预锂效率提高了近83%。
研究人员已经使用纽扣电池验证了这一概念，现在希望通过工业级电池演示这一过程。
免责声明：该文章系本站转载，旨在为读者提供更多信息资讯。所涉内容不构成投资、消费建议，仅供读者参考。
