A Phase‐Separated Ionogel Binder Enabling Stress‐Transport Decoupling for Durable Silicon Anodes

材料科学 阳极 解耦(概率) 法拉第效率 石墨 降级(电信) 复合材料 纳米技术 离子键合 自愈 压力(语言学) 电容器
作者
Xuejian Zeng,Qiang Zhao,Zongfu An,Jai Hong,Junyoung Kwon,Xin Yang,Keon‐Han Kim,Soochan Kim
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (69)
标识
DOI:10.1002/adfm.77466
摘要

ABSTRACT Silicon (Si) is a promising candidate for high energy density in Li‐ion batteries beyond conventional graphite anodes, but suffers severe structural degradation and unstable interfacial evolution during cycling. This study presents a phase‐separated ionogel (PS‐IG) binder enabling stress‐transport decoupling for durable Si anodes. The binder forms a continuous network with spatially distinct polymer‐rich and ionic liquid–rich domains, allowing independent optimization of mechanical regulator and Li‐ion transport. As a result, this architecture enables efficient stress accommodation while maintaining efficient Li‐ion transport, leading to stable Si anode operation under demanding conditions. The Si anode with the PS‐IG binder delivers a reversible capacity of 703 mAh g −1 after 1000 cycles at 5.0 A g −1 , with an average coulombic efficiency above 99.2%. Moreover, a practical Si–LiFePO 4 full cell with a low N/P ratio exhibits stable cycling over 200 cycles. This study establishes that the PS‐IG architecture enables an effective binder design strategy for tailoring solutions to inherent material limitations.
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