 文章DOI: 10.1002/smll.202102894 可再充硅阳极锂离子电池（SLIB）以其理论容量高、工作电位低、自然资源丰富等优点而备受关注。在过去十年中，在延长SLIB的使用寿命和保持其高容量方面取得了重大进展。然而，近几年来，SLIB的低初始库仑效率（ICE）这一有害问题引起了越来越多的关注，因为ICE值是全电池设计的核心指标，它深刻地决定了活性材料的利用率和组装电池的重量。在此，盐城工学院孙林博士和南京大学金钟教授合作在近日发表在small期刊上的综述回顾了改善SLIB的解决方案的最新进展。作者们首先讨论了影响硅基负极锂离子电池首圈库伦效率值的因素，重点从结构调控、预锂化策略、界面设计、电解液添加剂、粘合剂等五个方面进行了总结。文章着重介绍了各种方法的优点和挑战，并对其进行了详细讨论，为合理设计和开发最先进的技术以解决滑道低冰恶化问题提供了宝贵的见解。在此基础上，提出了滑冰升冰的研究结论和未来的研究前景。  概述了用硅阳极改善锂离子电池ICE的建议策略 文章重点 1、在过去的十年中，通过各种方法已部分解决了硅阳极ICE值低的恶化问题。特别是结构设计被认为是最有效的解决方案，它涉及到硅纳米结构的构建(将硅缩小到具有各种形态、尺寸和多孔结构的纳米尺度)和硅复合材料的制备(与碳、金属、金属氧化物和导电聚合物复合)。通过稳定SEI膜来调节Si结构有望提高ICE值;但值得注意的是，由于Si的纳米结构有利于寿命，对ICE值有害，因此平衡副反应和电极稳定性非常重要。特别是对于SiOx阳极，硅基材料表面氧化层的存在被认为是提高循环寿命性能的有效促进剂。然而，SiOx电极与电解质之间的严重副反应将导致ICE值的显著降低。因此，在设计和制备硅纳米结构时应同时考虑循环稳定性和循环稳定性。 2、同时具有拉伸强度和柔韧性的新型电解质添加剂和粘结剂的设计已迫在眉睫。虽然SEI膜的成分复杂，但硅阳极的库仑效率与电解质成分、保护添加剂、杂质浓度、充放电条件等有很大关系，电解质添加剂有助于稳定生成的SEI膜；同时，新型粘结剂可以实现电极的高稳定性。应该考虑到，粘合剂的传统作用仅仅是作为一种粘合剂网络来支持活性物质和电流集电极上的炭黑等电子导电稀释剂。然而，随着高容量合金电极的蓬勃发展，设计具有多种功能(如机械坚固性、优异的粘附能力和良好的分散性)的聚合物粘结剂显得尤为重要。为此，从新型电解液添加剂和粘结剂的角度开发具有高ICE值的硅阳极成为可能。  3、预锂化是有效提高硅阳极ICE值的必要而有力的策略。但是，应该指出，目前的预浸法通常涉及复杂的程序和/或高成本。此外，从预锂化机理的角度，需要通过理论计算和实验来更好地理解预锂化动力学和Li+离子扩散机理的限制因素。同时，经过预浸处理后，密切关注SEI膜的表征和调控是必不可少的。另一方面，在实际应用中，寻找合适的锂源进行预锂化技术是非常重要的。为了实现化学预锂化的商业化，开发具有足够低氧化还原电位的活性锂试剂以补偿不同阳极内锂离子的损失仍然具有挑战性。需要注意的是，预锂化试剂与电极粘结剂的相容性需要进一步考虑。此外，由于化学预锂处理后的电极在空气中不稳定，需要研究改善预锂处理电极空气稳定性的方法。 4、不可避免的硅氧化物的存在将导致严重的不可逆副反应，在第一次蒸馏过程中，从而导致ICE值显著降低。然而，另一方面，一些研究表明，部分氧化硅的存在有利于延长寿命，因此这一点存在一定的争议。为了获得具有高ICE和良好循环稳定性的硅阳极，应该强调在石墨碳中原子分散硅和/或硅表面有保护基团的设计和可控制备的新见解。事实上，这是一个平衡的计划，提高了ICE值，降低了循环的稳定性。 5、迫切需要先进的技术来表征SEIs。虽然已有许多技术用于探测SEIs的形成，如傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、x射线吸收精细结构(XAFS)光谱和x射线光电子能谱(XPS)，但实际薄膜的形成、生长和演化的深入机制仍不明确。另一方面，现有的原位电池无法完全模拟真实的电池运行条件，由于反应机理的复杂性，电极/电解质界面上的电子和离子输运动力学仍然缺乏详细的信息。因此，迫切需要开发能够同时获取所有信息的集成技术，以便为电极材料的合理设计提供更完整的图像。 免费领取中国硅碳负极产业地图  领取方式 1. 转发本推文到朋友圈，集36个赞，即可免费向联系人领取《中国硅碳负极产业地图2021版》纸质档一份（包邮），限量100份。 2. 如不想通过集赞的形式获取地图，也可以选择直接购买，限时优惠价88元（包邮）。 3.报名参加第六届国际碳材料大会即送纸质版产业地图（限量200份) Carbontech2021碳基储能论坛
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