【硅负极】AFM：用于先进锂离子电池的SiOx基阳极：最新进展和前景—GuijuanXie

锂电联盟会长 2024-10-08 09:02

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【论文链接】

https://doi.org/10.1002/adfm.202414714

【作者单位】

绍兴文理学院等

【论文摘要】

SiOx具有高理论容量，被认为是一种有前途的高性能锂离子电池负极材料。主要问题是锂化后体积急剧膨胀以及固有的较差的导电性。针对这些问题，人们提出了针对SiO x基负极材料的广泛策略，以追求高初始库仑效率、高可逆容量和长循环稳定性。在这篇综述中，我们将详细介绍SiOx的储锂机理、优点和缺点。总结了近年来SiOx 的重大进展及其具体策略。最后提出了SiOx开发和应用中的挑战和潜在的解决方案。该综述旨在为SiOx负极材料的研究提供参考，并为SiOx负极材料的进一步改进提供良好的指导。

【图文摘取】

【主要结论】

基于SiOx的锂离子电池负极材料的探索为提高能量存储能力提供了很有前途的途径。SiOx提供了比传统石墨阳极更高的理论容量。尽管存在体积膨胀和导电性差的挑战，但人们开发了创新的方法来提高SiOx基阳极的性能。纳米结构SiOx颗粒和加入碳质材料或聚合物等弹性缓冲液等策略可以有效地减少机械应力，并在重复的锂插入/提取过程中保持电极的完整性。此外，通过表面改性技术开发强大的SEI有助于减少不可逆容量损失，提高SiOx基LIBs的整体效率。值得注意的是，SiOx基负极与现有的电池制造基础设施具有兼容性，这对于加速电动汽车和可再生能源存储系统中高容量锂离子电池的商业化至关重要。此外，与传统的电池材料相比，SiOx储量丰富且环境友好，可为减少对稀缺资源的依赖提供一种可持续的替代方案。然而，进一步的研究和开发应该认真对待，以生产实用的先进LIBs。

首先，继续探索新的纳米结构技术，如等离子体增强化学气相沉积和原子层沉积，对于在纳米尺度上定制SiOx结构是必要的，这可以优化Li⁺扩散，增强电极稳定性，并最大限度地减少影响电池性能的副反应。

其次，全面研究控制SiOx基阳极的基本电化学过程将阐明影响循环稳定性和SEI形成的关键因素。对电极-电解质相互作用的深入了解将指导SiOx电极的开发，提高其耐久性和能量密度。

第三，通过材料科学、工程和制造的综合研究来解决可扩展性的挑战。学术界、工业界和政府之间的合作对于加速技术转让和扩大SiOx基锂离子电池的生产以满足全球能源需求至关重要。

第四，应优化电极-电解质界面，将SiOx基负极与先进正极材料（例如，高镍的NMC ,高电压的尖晶石）和电解质配方（例如，凝胶聚合物，固态）集成，以实现电池性能、安全性和寿命的协同改善。

第五，应该进行严格的生命周期评估，以评估SiOx基锂离子电池在整个生命周期中的环境足迹。强调设计可回收性和实施可持续的报废策略将促进电池制造和处置实践中的环境管理和资源效率。通过应对关键挑战和促进跨学科合作，将SiOx集成到下一代储能系统中，为支持全球向更清洁、更有弹性的能源基础设施转型提供了巨大的希望。

锂电联盟会长向各大团队诚心约稿，课题组最新成果、方向总结、推广等皆可投稿，请联系：邮箱libatteryalliance@163.com或微信Ydnxke。

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