厚度梯度提升锂离子电池硅基负极材料性能
应用物理
2020-08-04 v1
摘要
硅（Si）在嵌锂与脱锂过程中的巨大体积变化长期以来阻碍了其作为锂离子电池（LIBs）最具前景的负极材料之一的应用。本文提出一种概念全新的思路，仅通过改变电极材料薄膜的厚度来解决该问题。所得厚度梯度电极在容量、容量保持率、库仑效率和倍率性能等电化学性能上相较均匀厚度的传统电极有显著提升。这种电化学性能的增强可归因于在嵌锂与脱锂过程中硅发生体积变化时，电极薄膜与集流体界面上的应力集中得以减轻。为充分利用该策略，基于应力均匀化理论提出了梯度厚度的最优设计，并进行了实验验证。本文结果为提升 LIBs 硅基负极性能提供了一种简便、低成本且可规模化的途径。该策略可进一步推广至其他遭受类似嵌锂诱导体积变化问题的负极材料。
引用
@article{arxiv.2006.14344,
title = {Thickness gradient promotes the performance of Si-based anode material for lithium-ion battery},
author = {Zhenbin Guo and Haimin Yao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.14344},
year = {2020}
}