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孟穎教授團(tuán)隊(duì)，最新Nature子刊！

來源：時(shí)間：2024-04-16 11:04:28 瀏覽：1536次

第一作者：So-Yeon Ham

通訊作者：Jihyun Jang、孟穎教授

通訊單位：加州大學(xué)圣地亞哥分校、芝加哥大學(xué)

DOI: 10.1038/s41467-024-47352-y.

研究背景

全固態(tài)電池（ASSBs）作為更安全和潛在的更高能量密度的器件，引起了科研人員的極大關(guān)注。其中，實(shí)現(xiàn)高能量密度ASSBs取決于固態(tài)結(jié)構(gòu)中高容量電極的開發(fā)。在負(fù)極方面，潛在的候選材料或結(jié)構(gòu)包括Li金屬、無負(fù)極和合金型負(fù)極，如Li-Si、Li-In、Li-Sn、Li-Al、LiSb和Li-Mg。然而，高比容量和低的Li枝晶生長(zhǎng)和電池短路傾向使合金型負(fù)極成為下一代ASSBs最有前途的負(fù)極。以硅為負(fù)極的ASSBs在不需要固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI）持續(xù)生長(zhǎng)下表現(xiàn)出了良好的性能，但第一次循環(huán)不可逆容量損失導(dǎo)致Si的初始庫侖效率（ICE）較低，從而限制了能量密度。基于此，加州大學(xué)圣地亞哥分校/芝加哥大學(xué)孟穎教授團(tuán)隊(duì)采用了一種預(yù)鋰化策略來增加全固態(tài)硅電池的ICE和電導(dǎo)率。

文章要點(diǎn)

1、實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察，Li硅負(fù)極與鋰鈷氧化物（LCO）正極配對(duì)時(shí)，ICE顯著增加。此外，與鋰鎳錳鈷氧化物（NCM）的比較表明，硅預(yù)鋰化的性能改進(jìn)僅適用于負(fù)極不可逆性高的ASSBs。

2、使用這種預(yù)鋰化策略，對(duì)比純硅電極，在1000次循環(huán)后，容量保持率提高了15%。使用干處理的LCO正極膜，可以獲得高達(dá)10 mAh cm^-2的高容量，表明預(yù)鋰化方法可能適用于高負(fù)載的下一代全固態(tài)電池。

圖文展示

圖1.硅和預(yù)鋰化硅負(fù)極的各種電化學(xué)性能和電池性能指標(biāo)

圖2.壓力致硅鋰化的形貌和核磁共振譜

圖3.鋰硅在對(duì)稱電池和半電池中的電導(dǎo)率和電化學(xué)性能

圖4.Si和Li₁Si全電池的循環(huán)性能

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