苏大郑洪河/王艳EnSM: 用于消除硅负极中HF的多功能界面改性剂

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氟代碳酸亚乙酯 (FEC) 是锂离子电池（LIBs）硅 (Si) 负极中重要的电解液添加剂，可以形成稳定的SEI层并且可以显著提高Si负极的循环稳定性，但它很容易被路易斯酸（PF5–）脱氟形成有害的腐蚀性物质（HF）。
为了克服这个问题，苏州大学郑洪河教授、王艳等人在硅表面上开发了一种新型的多功能表面改性剂（HEDP）。它不仅可以消耗HF，还可以参与形成具有优异电化学稳定性、高锂电导率和良好热稳定性的固体电解质界面（SEI）膜。
此外，带有聚偏二氟乙烯 (PVDF) 粘结剂的Si@HEDP负极表现出极大改善的电化学性能。
苏大郑洪河/王艳EnSM: 用于消除硅负极中HF的多功能界面改性剂
图1. Si@HEDP负极与对照Si负极电化学性能对比
在30°C下循环500次后，基于该添加剂的Si@HEDP负极获得了1831.8 mAh g-1的高可逆容量，在60°C下循环200次后，仍保持2163.8 mAh g-1，这与25次循环后容量几乎为零的对照硅负极形成鲜明对比。
这项工作克服了在硅基电池中使用 FEC电解质添加剂和PVDF粘结剂的基本挑战。
苏大郑洪河/王艳EnSM: 用于消除硅负极中HF的多功能界面改性剂
图2. HEDP使用FEC添加剂和PVDF粘结剂保护Si负极的机制示意图
1-Hydroxyethylidene-1, 1-diphosphonic acid: a multifunctional interface modifier for eliminating HF in silicon anode, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.010

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