Is Soft Carbon a More Suitable Match for SiOx in Li‐Ion Battery Anodes?

材料科学 阳极 电池(电) 碳纤维 纳米技术 钾离子电池 离子 复合材料 化学工程 电极 复合数 功率(物理) 磷酸钒锂电池 化学 有机化学 物理化学 工程类 物理 量子力学
作者
Qing Sun,Guifang Zeng,Jing Li,Shang Wang,Marc Botifoll,Hao Wang,Deping Li,Fengjun Ji,Jun Cheng,Huaiyu Shao,Yanhong Tian,Jordi Arbiol,Andreu Cabot,Lijie Ci
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (37) 被引量:25
标识
DOI:10.1002/smll.202302644
摘要

Silicon oxide (SiOx ), inheriting the high-capacity characteristic of silicon-based materials but possessing superior cycling stability, is a promising anode material for next-generation Li-ion batteries. SiOx is typically applied in combination with graphite (Gr), but the limited cycling durability of the SiOx /Gr composites curtails large-scale applications. In this work, this limited durability is demonstrated in part related to the presence of a bidirectional diffusion at the SiOx /Gr interface, which is driven by their intrinsic working potential differences and the concentration gradients. When Li on the Li-rich surface of SiOx is captured by Gr, the SiOx surface shrinks, hindering further lithiation. The use of soft carbon (SC) instead of Gr can prevent such instability is further demonstrated. The higher working potential of SC avoids bidirectional diffusion and surface compression thus allowing further lithiation. In this scenario, the evolution of the Li concentration gradient in SiOx conforms to its spontaneous lithiation process, benefiting the electrochemical performance. These results highlight the focus on the working potential of carbon as a strategy for rational optimization of SiOx /C composites toward improved battery performance.
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