合金电极失效机制：体积膨胀？电解液分解？

作者：周琳; 杨佯; 胡勇胜^*

来源：储能科学与技术, 2021, 10(03): 813-820.

DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0129

• 合金材料
• 电解液
• 体积效应
• 锂/钠离子电池

合金类材料具有较高的比容量和合适的嵌锂(钠)电位,是一类极具潜力的锂(钠)离子电池负极材料。相比于对合金材料的形貌和结构的控制,微米合金材料更具有成本优势。本文综述了用电解液稳定微米合金材料的研究进展,并揭示体积效应与微米合金电极稳定性的关系:在传统电解液体系中,体积膨胀导致合金电极持续暴露新鲜的界面,加剧了电解液的分解,但体积效应只是表观现象,不是导致合金材料失效的根本原因。电解液持续分解,在粉化的合金材料表面形成电子绝缘的SEI膜,从而导致合金材料电接触缺失才是失效的根本原因。同时,本文也对比了合金电极在储锂和储钠方面的不同:钠离子具有更低的去溶剂化能,使其在合金电极界面处更容易完成去溶剂化过程,此外钠离子与合金电极发生合金化反应的绝对电位更高。这两大优势可以提高电解液的稳定性(减轻电解液的还原分解),因此基于微米合金电极储钠,电解液的选择范围更广。同时本文也展望了用电解液稳定微米合金电极的发展方向,即提高醚类溶剂的耐压窗口,发展基于微米合金电极的高压锂(钠)离子全电池。

• 单位
  中国科学院物理研究所