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高效穩(wěn)定硅基光解水光電極的研究
發(fā)布時間：2022-11-17 瀏覽量：1632
硅基負極相較于石墨負極具有較低的電勢平臺，更高的容量和更便宜的價格。但是循環(huán)過程中的容量下降問題一直影響著其商業(yè)化應用。為了解決這一重要缺陷，近年來學者們提出了非常多的策略以增強硅基電極在電化學過程中穩(wěn)定性，其中最重要的一個就是構(gòu)建穩(wěn)定的SEI膜。但是目前的研究通常忽略了電解液和Si之間的反應，而這對SEI膜的穩(wěn)定性關(guān)系很大，需要進一步的研究。而在眾多副反應中，氟離子與Si的反應是最為常見的問題。為了阻止副反應的發(fā)生，一般要求保護層具有良好的導電性，可以選擇性的阻斷氟離子但對鋰離子的擴散沒有影響。
本文中，作者針對上述問題，在Si顆粒表面設(shè)計了TiN涂層，該涂層具有良好的導電性和對氟離子的選擇阻斷性。結(jié)合XRD、質(zhì)譜儀、透射電鏡等表征，發(fā)現(xiàn)對比樣品中炭涂層對于氟離子沒有阻礙作用，材料在循環(huán)過程中形成了Li2SiF6，導致Si和電解質(zhì)都被不可逆轉(zhuǎn)的消耗掉，嚴重影響電極的容量。而TiN涂層則可以很好的阻止氟離子穿過涂層，并可以大大提升材料的導電性。實驗表明，具有選擇性保護層的樣品的副反應的反應速率降低了約1700多倍，SEI膜的厚度降低了四倍。
總結(jié)來說，通過研究Si和LiPF6之間的反應，提出了一種新的有效地阻礙副反應的方法。所制備的TiN涂層有效地阻止了氟離子擴散到Si顆粒內(nèi)部發(fā)生副反應，并提高了Si的導電性和鋰離子擴散系數(shù)。這一研究結(jié)果對于研發(fā)具有高循環(huán)能力的高性能硅基負極具有極高的價值和指導意義。