一氧化硅作为电极材料的应用

硅氧化物因其丰富的储备、低成本、低成本、环境友好、易于合成和高理论容量而被认为是一种有前途的高能锂离子电池(LIBs)阳极材料家族。本文将介绍一氧化硅作为电极材料的应用。

储锂机理

由于硅酸盐锂和氧化锂的存在，与硅相比，一氧化硅在锂化/脱脂过程中的体积变化显著降低，循环稳定性增强。但是，很难完全消除体积变化的问题。根据最近的文献研究，SiO在锂化后的体积膨胀约为200%。这种剧烈的体积膨胀可能引起活性材料的应力，导致活性材料的粉碎和分离、电极解体、高表面副反应以及重复的固体电解质界面(SEI)膜的形成和破裂。因此，SiO的大体积变化被认为是其在循环时容量下降的主要原因。此外，SiO的容量低，倍率性能差。前者源于在第一个循环中不可逆的硅酸盐锂和氧化锂的形成，而后者是由低固有电导率引起的。在实际应用中，提高SiO的可循环性、ICE和速率能力仍有相当大的空间。

应用

SiO/C混合阳极材料

在各种电化学性能优化策略中，用导电碳合成SiO的研究最为广泛。各种一氧化硅/碳复合材料已被构建和评价。碳不仅减轻了整体体积的变化，而且提高了SiO的电导率，从而提高了循环稳定性和速率能力。

SiO/金属和SiO/金属氧化物混合阳极材料

除碳外，金属和金属氧化物也被用于与一氧化硅复合，以提高其锂的存储性能。2001年初，Tatsumisago报道了在惰性气氛中机械铣削SiO和氧化亚锡合成SiO/SnO复合材料。Kim等制备了由非晶铝硅的硅纳米晶(o10nm)组成的纳米结构SiAl0.2O阳极。

SiO基阳极材料的粘结剂

聚合物粘合剂对一氧化硅基阳极的可循环性也有很大的影响。伴随着SiO的高容量和200%的大体积膨胀，这导致了粒子水平的活性物质粉碎和电极水平的解体的臭名昭著的问题。合适的粘合剂可以提供活性材料、导电碳和集电器之间的持久接触，有效地提高电极的完整性。