AEM：揭示AlF3涂层对硅负极界面的作用、机理和影响

硅(Si)因其高达3579 mAh g^-1的理论容量而有望成为高能量密度锂离子电池的负极材料。然而，这种潜力是以重大挑战为代价的，因为硅负极的固体电解质界面相(SEI)由于严重的体积膨胀几乎无法提供长期保护。然而，当涉及到SEI时，其形成机制尚不完全清楚。

明斯特大学Aurora Gomez-Martin、Tobias Placke等系统评估了作为表面涂层的AlF₃在调节Si负极上形成的SEI的作用。

图1. 各种Si电极的电化学评价

为了评估SEI，作者利用X射线光电子能谱在不同（脱）锂化状态下进行系统观察，从而逐步分析以揭示AlF₃涂层的作用、机制和影响。Si薄膜被用作模型电极以忽略粘结剂和导电剂的干扰，两种不同厚度的5 nm（进一步称为“Si + 5 nm AlF₃”）和20 nm（进一步称为“Si + 20 nm AlF₃”）的AlF₃层沉积在 Si 薄膜的顶部。结果表明，添加AlF₃薄层（5和20 nm）后，电阻降低，循环保持率显著提高，经过100次循环后容量保持率提高了90%。

图2. 未涂覆和涂覆Si薄膜电极的循环稳定性

对充放电过程中存在于电极表面的化合物进行的半定量检测显示，其中涂覆的Si薄膜中的SEI含有富含LiF物质，这有利于防止电子通过。此外，作者通过利用 IC-CD 证实了AlF₃向高Li⁺离子导电性Li-Al-F相（例如 Li₃AlF₆）的转变，这也是提高循环性能的原因。此外，这项研究提出了在未来工作中改进硅负极涂层研究的未来方向，并有助于为开发高能量密度LIBs电池铺平道路。

图3. 不同Si电极循环前后的XPS表征

Revealing the Role, Mechanism, and Impact of AlF3 Coatings on the Interphase of Silicon Thin Film Anodes. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201859

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AEM：揭示AlF3涂层对硅负极界面的作用、机理和影响

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