华科胡先罗Small Methods：可耐80℃高温，界面工程提高微米硅负极的热安全性！

电池安全对锂离子电池（LIBs）的应用至关重要，尤其是应用于电动汽车的高能量密度电池。作为一种具有高理论容量和自然丰度的负极材料，硅在锂离子电池中受到广泛关注。然而，在循环过程中，由于巨大的体积变化和不稳定的固体电解质间相（SEI），它遭受了严重的电极粉碎，导致容量加速下降，甚至有安全隐患。因此，硅基负极的安全和长期循环，特别是在高温循环下，对于最先进的高能锂离子电池来说是极具挑战性的。由于SEI的分解是热失控的第一步，因此SEI的热行为对高安全性的电池至关重要。

华中科技大学胡先罗等展示了用于安全LIB的高可逆和耐高温的微米硅负极，并通过构建强大的SEI来促进其应用。

图1 硅负极的电化学性能

这项工作采用了一种具有中等浓度的离子液体（IL）电解液，由N-丁基-N-甲基吡咯烷基双（氟磺酰基）酰亚胺（Pyr14FSI）和双氟磺酰亚胺锂（LiFSI，2 m）组成，它与锂离子电池中的微米硅负极兼容，并有助于形成具有热稳定、高模量和无机物丰富特征的坚固SEI。通过对其电化学、机械和热化学行为的全面分析，作者首次阐明了SEI对微米硅负极的安全性和可逆性的协同作用。

图2 温度对SEI形成的影响

受益于其耐热性、高模量和无机物丰富的性质，形成的SEI使硅负极在25-80℃的宽温度范围内具有出色的循环性。重要的是，通过利用强化的SEI，采用微米硅负极和IL电解液的软包电池的热安全性在高温下得到了极大的提高。此外，通过先进的表征技术，这项工作揭示了微米硅负极的潜在热失效机制。因此，这项工作的发现可以指导高安全性锂离子电池的材料设计。

图3 热失控的特征和机制

Interface Engineering to Boost Thermal Safety of Microsized Silicon Anodes in Lithium-Ion Batteries. Small Methods 2022. DOI: 10.1002/smtd.202200380

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