Silicon‐Based Anodes for Lithium‐Ion Batteries: From Fundamentals to Practical Applications

阳极 材料科学 锂(药物) 纳米技术 商业化 电解质 工程物理 电极 冶金 化学 工程类 物理化学 法学 内分泌学 医学 政治学
作者
Kun Feng,Matthew Li,Wenwen Liu,Ali Ghorbani Kashkooli,Xingcheng Xiao,Mei Cai,Zhongwei Chen
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:14 (8) 被引量:826
标识
DOI:10.1002/smll.201702737
摘要

Abstract Silicon has been intensively studied as an anode material for lithium‐ion batteries (LIB) because of its exceptionally high specific capacity. However, silicon‐based anode materials usually suffer from large volume change during the charge and discharge process, leading to subsequent pulverization of silicon, loss of electric contact, and continuous side reactions. These transformations cause poor cycle life and hinder the wide commercialization of silicon for LIBs. The lithiation and delithiation behaviors, and the interphase reaction mechanisms, are progressively studied and understood. Various nanostructured silicon anodes are reported to exhibit both superior specific capacity and cycle life compared to commercial carbon‐based anodes. However, some practical issues with nanostructured silicon cannot be ignored, and must be addressed if it is to be widely used in commercial LIBs. This Review outlines major impactful work on silicon‐based anodes, and the most recent research directions in this field, specifically, the engineering of silicon architectures, the construction of silicon‐based composites, and other performance‐enhancement studies including electrolytes and binders. The burgeoning research efforts in the development of practical silicon electrodes, and full‐cell silicon‐based LIBs are specially stressed, which are key to the successful commercialization of silicon anodes, and large‐scale deployment of next‐generation high energy density LIBs.
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