Element‐Engineered Lithium Borate for High‐Efficiency Prelithiation in Silicon‐Based Lithium‐Ion Batteries

材料科学 锂(药物) 硼酸锂 离子 无机化学 纳米技术 光电子学 硼酸盐玻璃 兴奋剂 有机化学 化学 医学 内分泌学
作者
Chao‐Fan Gu,Xin Chang,Shuhao Xiao,Ziyi Zhou,Chen Li,Boheng Yuan,Qinghai Meng,Yu‐Guo Guo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (40): e10189-e10189 被引量:10
标识
DOI:10.1002/adma.202510189
摘要

Abstract Enhancing the energy density of lithium‐ion batteries (LIBs) remains a critical challenge for advancing next‐generation energy storage technologies. Silicon‐based anodes offer significantly higher theoretical capacitites, but their practical application is hindered by low initial coulombic efficiency (ICE), leading to substantial lithium loss and rapid full cell performance degradation. Herein, a novel prelithiation agent, lithium borate (LBO), based on the ultralight, cost‐effective, and d‐orbital‐free non‐metallic element boron (B) is presented. LBO features a core–shell architecture, consisting of a crystalline Li 3 BO 3 core encapsulated by Li 2 CO 3 and amorphous carbon, delivering an exceptional initial charge capacity of 692 mAh g −1 and superior atmospheric stability with 70% capacity retention after 8 days of ambient exposure. When applied in SiO x ||LRLO (Li‐rich layered oxide) pouch cells, LBO enhances the gravimetric and volumetric energy density by 14.7% and 21.8%, respectively, while effectively suppressing the irreversible LRLO degradation caused by Li deficiency. This work introduces an element‐centric design methodology for prelithiation agents, providing a promising route to propel the development of high‐energy‐density LIBs.
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