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矽基負極相較於石墨負(fù)極具有(yǒu)較低的電勢平台(tái),更高的(de)容量和更便宜的價格。但是(shì)循環過程中的容(róng)量下降(jiàng)問題一直影響著其商業化應用。為了解(jiě)決這一重要缺陷,近年來學者們提出了非常多的策略(luè)以增強矽基電極在電化學過程(chéng)中穩定性,其中最重要的一個就是構建穩定的SEI膜。但是目前的研究通常(cháng)忽略了(le)電解液和Si之間的反應,而這對SEI膜的(de)穩定(dìng)性關係很大,需要進一步的研究。而在眾多副反應中,氟離子與Si的反(fǎn)應是最為常見的問題。為了阻止副反應(yīng)的發生,一般要求保護(hù)層具有良好(hǎo)的導(dǎo)電性,可以選擇性(xìng)的阻斷(duàn)氟離子但對鋰(lǐ)離子的擴散沒有影響。

本文中,作者針對上述問題,在Si顆(kē)粒表麵(miàn)設(shè)計了TiN塗層(céng),該塗層具有良好的導電性和對氟離子的選擇阻斷性。結合XRD、質譜儀、透射電鏡等表征,發現對比樣品中炭塗層對於氟離子沒有阻礙作用,材料在循環過程中形成了Li2SiF6,導致Si和電(diàn)解質都被不可逆轉的消耗掉,嚴重影(yǐng)響電極的(de)容量。而TiN塗層則可以(yǐ)很好(hǎo)的阻止氟離子穿過塗層,並可以大大提升材(cái)料的(de)導電(diàn)性。實驗(yàn)表明,具有選擇性保護層的樣品的副反應的反(fǎn)應速率降低了約1700多倍,SEI膜(mó)的(de)厚度降低了四(sì)倍。
總結來說(shuō),通(tōng)過(guò)研究Si和LiPF6之間的反(fǎn)應,提出了一種新的有效地阻礙副反應的方法(fǎ)。所製備的TiN塗層有效地阻止了氟離子擴散到Si顆粒內部發(fā)生副反應,並提高了Si的導電性和鋰離子擴散係數(shù)。這一研究結果對於(yú)研發具(jù)有(yǒu)高循環能力的高性能矽(guī)基負極具有極高的價值和指導意義。
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