孟颖教授团队，最新Nature子刊！

第一作者：So-Yeon Ham

通讯作者：Jihyun Jang、孟颖教授

通讯单位：加州大学圣地亚哥分校、芝加哥大学

DOI: 10.1038/s41467-024-47352-y.

研究背景

全固态电池（ASSBs）作为更安全和潜在的更高能量密度的器件，引起了科研人员的极大关注。其中，实现高能量密度ASSBs取决于固态结构中高容量电极的开发。在负极方面，潜在的候选材料或结构包括Li金属、无负极和合金型负极，如Li-Si、Li-In、Li-Sn、Li-Al、LiSb和Li-Mg。然而，高比容量和低的Li枝晶生长和电池短路倾向使合金型负极成为下一代ASSBs最有前途的负极。以硅为负极的ASSBs在不需要固态电解质界面（SEI）持续生长下表现出了良好的性能，但第一次循环不可逆容量损失导致Si的初始库仑效率（ICE）较低，从而限制了能量密度。基于此，加州大学圣地亚哥分校/芝加哥大学孟颖教授团队采用了一种预锂化策略来增加全固态硅电池的ICE和电导率。

文章要点

1、实验结果观察，Li硅负极与锂钴氧化物（LCO）正极配对时，ICE显着增加。此外，与锂镍锰钴氧化物（NCM）的比较表明，硅预锂化的性能改进仅适用于负极不可逆性高的ASSBs。

2、使用这种预锂化策略，对比纯硅电极，在1000次循环后，容量保持率提高了15%。使用干处理的LCO正极膜，可以获得高达10 mAh cm-2的高容量，表明预锂化方法可能适用于高负载的下一代全固态电池。

图文展示

图1.硅和预锂化硅负极的各种电化学性能和电池性能指标

图2.压力致硅锂化的形貌和核磁共振谱

图3.锂硅在对称电池和半电池中的电导率和电化学性能

图4.Si和Li1Si全电池的循环性能

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