A High‐Performance Silicon‐Based Anode Enabled by Hybrid Pathways for All‐Solid‐State Batteries

材料科学 阳极 固态 纳米技术 工程物理 光电子学 电极 物理化学 化学 工程类
作者
Ruijie Li,Junyi Zeng,Pengyu Wang,Tiancheng He,Li Rao,Longjie Zhou,Min Hou,Xigui Zhang,Tiesong Lin,Yu Zhang,Naiqing Zhang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/aenm.202502913
摘要

Abstract All‐solid‐state batteries (ASSBs) with lithium metal anodes offer high energy density while face commercialization challenges due to severe interfacial reactions and lithium dendrite formation. Silicon, with its high abundance and specific capacity, is a promising alternative anode material for ASSBs. However, its low ionic and electronic conductivity, along with volumetric expansion‐induced cracking, limits its rate capability and cycling stability in ASSBs. Here, this study designs a metallic network composed of lithium‐indium alloys interspersed among silicon particles, serving as an ionic‐electronic hybrid conductor. This network not only enhances conductivity but also mitigates stress concentration, improving mechanical stability and cycling performance of silicon anode. As a result, ASSBs of In‐Si||Li 5.5 PS 4.5 Cl 1.5 || LiNi 0.9 Co 0.05 Mn 0.05 O 2 exhibit exceptional rate capability, achieving 80% capacity when comparing charging rate between 6C and 1C. Furthermore, under a current density of 3.69 mA cm −2 , 98.5% capacity retention over 2000 cycles is achieved. These results highlight the practical potential of the silicon composite anode for high‐performance ASSBs.
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