In Situ Constructing of Rigid‐Soft Coupling Solid–Electrolyte Interphase on Silicon Electrode toward High‐Performance Lithium Ion Batteries

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作者
Zhenxiao Li,Tingjie Hu,Juan Yang,Xia Yu,Fanyun Su,Qixian Bai,Yayun Ma,Yanchun Song,Ming Jia,Xiangyang Zhou,Jingjing Tang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (8): e2305991-e2305991 被引量:11
标识
DOI:10.1002/smll.202305991
摘要

The application of Si anodes is hindered by some critical issues such as large volume changes of bare Si and fragile solid-electrolyte interface (SEI), resulting in low coulombic efficiency and rapid capacity decay. Herein, a multifunctional SEI film with high content of LiF is in situ constructed via the surface grafting of carbon-fluorine functionalized groups on silicon nanoparticles (SiNPs) during cycling. Mechanical study demonstrates that the incorporation of LiF with high modulus and unbroken carbon-fluorine groups with highly elastic guarantee the rigid-soft coupling SEI film on Si electrode. Furthermore, it is demonstrated that the rigid-soft coupling SEI film can effectively accommodate the volume expansion of Si nanoparticles during lithiation process, with the electrode expanding rate of only 114.16% after 100 cycles (263.87% for bare Si without surface modification). Afterward, with the aid of well-designed rigid-soft coupling SEI, the initial Coulomb efficiency of 89.8% is achieved, showing a reversible capacity of 1477 mAh g-1 after 200 cycles at 1.2 A g-1 . This work provides a simple and efficient solution that can potentially facilitate the practical application of Si anodes.
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