用于增强速率能力和循环性的微米级硅/碳阳极的全固态锂电池的聚（乙烯）氧化物电解质

硅（Si）因其超高的理论比容量和低工作电压而被广泛研究作为锂离子电池（LIBs）中有前途的阳极。然而，硅在传统液体电解质下的界面稳定性差在很大程度上妨碍了其实际应用。因此，硅基阳极与固体电解质的结合近年来引起了广泛关注。在这里，我们展示了三种微米级多孔硅/碳（Si/C）电极（即，原始电极、由液体电解质预锂化的电极和由聚合物电解质预浸渍的电极），它们与基于聚（乙烯）氧化物（PEO）的全固态锂电池（ASSLBs）电解质配对。我们发现，与离子导电性相比，PEO电解质的机械稳定性主导了在高温下使用Si/C电极的ASSLBs的电化学性能。此外，预锂化和预浸渍的Si/C电极与原始电极相比显示出更高的比容量，这归因于电极内连续的锂离子导电通道，从而提高了活性材料的利用率。此外，由于电极内良好的界面锂离子运输，具有预浸渍Si/C电极和PEO-锂双（三氟甲磺酰）亚胺电解质的固态半电池在60 °C下以800 mA g–1的速率经过100个循环后，提供了约1,000 mAh g–1的比容量，平均库仑效率超过98.9%。这项工作为合理设计硅基电极与固体电解质的微观结构以用于高性能全固态锂电池提供了策略。