锂离子电池硅基负极循环性能分析

分解过程中，在电极表面形成一层较为均匀的SEI膜，如图5（c）。然而电解液中添加LiBOB的电池容量衰减仍然较快。

为了寻找形成了SEI膜却未能提高硅薄膜循环性能的原因，我们对含有不同添加剂的电池在前20次循环的充放电效率进行了分析，如图6所示。含有VC电解液的电池充放电效率最高（约99%），然后依次是不含添加剂的和含LiBOB、ET和SO2Cl2的样品。前10次循环中，含LiBOB的电池充放电效率明显低于含VC的电池，可见含LiBOB的电池不仅在首次循环形成SEI膜时消耗的不可逆容量很多（见表2），而且在每次循环中均损失较多的容量。这可能是由于LiBOB形成的SEI膜机械强度不高，在硅的体积变化过程中发生破裂，需要不断地形成SEI膜进行修复。这样会导致硅表面的SEI膜厚度增加，但是改善硅循环稳定性的效果有限。添加ET和SO2Cl2的样品比不含任何添加剂的样品充放电效率还要低，可能是它们发生的副反应较多，不能形成结构致密、稳定可靠的SEI膜，因此没有对硅薄膜起到很好的保护作用。

结论

（1）设计了一种夹心结构的硅基负极，采用柔性的乙炔黑涂层替代铜箔作为集流体，可将活性物质紧密地粘结在乙炔黑涂层和聚乙烯膜之间，缓冲了硅在充放电过程中的体积变化，从而提高了循环性能。

（2）在常规LiPF6电解液中添加VC可以在硅表面形成稳定的SEI膜，从而大幅提高硅薄膜的循环性能。添加SO2Cl2和LiBOB可在一定程度上改善硅薄膜的循环稳定性，而添加ET却没有明显的效果。