含硅负极在硫化物全固态电池中的应用

含硅负极在硫化物全固态电池中的应用

闫汶琳, 吴凡, 李泓, 陈立泉

Application of Si-based anodes in sulfide solid-state batteries

Wenlin YAN, Fan WU, Hong LI, Liquan CHEN

表3 含Si负极硫化物固态电解质全电池汇总

Table 3 Summary of sulfide solid state batteries with Si-based anode

电池	测试条件				电极相关			电池性能							引文
电池	测试温度/℃	外加压力	测试电压范围	测试电流密度	颗粒尺寸	Si负载	n/p	首效	首周容量(Si)	首周容量/mA·h·g^-1	循环性能(可逆容量/mA·h·g^-1@循环周数@容量保持率)	寿命	比能量	面容量/mA·h·cm^-2	引文
7Si:3PAN(slurry)\|77.5Li₂S-22.5P₂S₅ 75 mg\|Li₆PS₅Cl 75 mg\|75NMC811:23 Li₆PS₅Cl:2乙炔黑	60	～10 MPa	2.5～4.1	首周C/20，随后C/10	50 nm	～0.8 mg	1.2	80.0%	～2900/～2200	～175/～140(active)	～90(active);1500(Si)@100	～45	—	1.33(1^st)；0.90(45th)	[24]
			2.5～4.2					77.8%	～2950/～2200	～180/～140(active)	～75(active);1200(Si)@ 100	～15	—	1.33；0.72
			2.5～4.3					67.6%	～3000/～2000	～185/～125(active)	～70(active);1100(Si)@ 60	～2	—	1.21；0.66
59.4Si-C:39.6 Li₆PS₅Cl:1.0NBR\|Li₆PS₅Cl \| 68.1NMC622:29.2\|Li₆PS₅Cl:1.4NBR:1.3导电剂	30	74 MPa	1.2～2.45	—	—	—	—	66.7%	～190(NCM); 1500(Si-C)	—	～140(NCM);～1100(Si-C)@5	—	—	—	[34]
Li₆PS₅Cl:(8Si:PVDF:SP)\|Li₆PS₅Cl 150 mg\|Li₆PS₅Cl-infiltrated-LCO@LiNbO₃10 mg/cm²	30	140或20 MPa	2.8～4.2	0.2 C	10 μm	0.8～1.2 mg/cm²	～1.7	83.9%	—	104 (LCO)	75(LCO)@45@70.7%	～20	338 W·h/kg(LCO+Si)	1.04；0.75	[35]
60 μm-Si:40Li₃PS₄:10AB:3PPC 2.1 mg\|100Li₃PS₄:6PPC ～50 μm \| 80NMC@LNb:20Li₃PS₄:4AB:5PPC13 mg	30	—	2.5～4.2	—	—	—	—	～75%	—	～180/132(NMC)	—	—	212 W·h/kg	2.18	[31]
55 μm-Si:36Li₃PS₄:9AB 1.4 mg/cm² 21 μm \| Li₃PS₄ 13.1 mg/cm² 72μm \|77NMC@LNb:19Li₃PS₄:4AB 14.1 mg/cm² 64 μm	—	75 MPa	2.5～4.2	0.15 mA/cm²	1～5 μm	1.4 mg/cm²	2.1	～80%	—	146	～90@38@67%	～10	—	2.06；1.27	[33]
	—	50MPa	2.5～4.2	0.15 mA/cm²	1～5 μm	1.4 mg/cm²	2.1	～74%	—	127	～70@38@67%	～10	—	1.79；0.99	[33]
Si@Li₇P₃S₁₁ \| Li₇P₃S₁₁ \| Li₂S+Gr	—	—	1～3	50 mA/g	nano-Si			～40%	—	316.9(Li₂S)	179.4(Li₂S)@20@50.0%	—	—	—	[36]
1稳定金属锂粉:5.21(7STN:3 SE:2CB)8.36 mg \| 77.5Li₂S-22.5P₂S₅ \| FeS+S 5 mg	—	—	0.5～3.0	—	—	4.9 mg		～77%	944	295	355(cathode)@100	—	225 W·h/kg	—	[19]
Col-Si film 1 mg/cm²\| Li₆PS₅Cl 150 mg \| 99.7(85NMC:2VG-CNF:13Li₆PS₅Cl):0.3PTFE	25	—	2.0～4.0	1.0 mA/cm²	3D 柱状Si	—	1.3	87.5%	—	～140 (NMC)	～130@50@92.8%; 118@100@82%	＞100	—	3.5	[41]