Konversi Padatan In Situ Menjadi Antarmuka Elektrolit Padat Kaya LiF yang Adaptif Secara Mekanis melalui Prekursor MgF2 pada Permukaan Si dalam Baterai Lithium-Ion

Abstrak
Anoda silikon (Si) sangat menjanjikan untuk baterai lithium-ion (LIB) dengan kepadatan energi tinggi karena kapasitas teoritisnya yang sangat tinggi (~4200 mAh g⁻¹). Namun, komersialisasinya sangat terhambat oleh ekspansi volume yang signifikan (~300%) dan antarmuka elektrolit padat (SEI) yang tidak stabil. SEI konvensional, yang sebagian besar terdiri dari spesies organik, memiliki konduktivitas ionik yang rendah, isolasi elektronik yang rendah, dan ketahanan mekanis yang buruk, yang menyebabkan penurunan kapasitas yang cepat. Di sini, kami mengusulkan strategi rekayasa antarmuka dengan mendekorasi nanopartikel Si dengan lapisan MgF₂ yang dikonversi secara in-situ (dengan integritas lapisan 94,6%). Selama litiasi awal, lapisan MgF₂ yang diterapkan dikonversi secara in-situ menjadi film SEI dengan konduktivitas ionik yang tinggi, isolasi elektronik, dan kemampuan adaptasi mekanis yang lebih baik. Anoda Si@MgF₂-1 yang disiapkan mencapai efisiensi coulombik awal yang tinggi (91,7%), kemampuan laju yang unggul (2000 mAh g⁻¹ pada 10 C), dan stabilitas siklus yang luar biasa (1794,9 mAh g-1 setelah 500 siklus). Sel penuh berdasarkan anoda Si@MgF₂-1 dan katoda NCM811 semakin memvalidasi kepraktisan pendekatan ini. Strategi konversi yang kuat untuk konstruksi lapisan SEI kaya LiF yang adaptif secara mekanis memiliki harapan yang signifikan untuk kemajuan LIB berbasis silikon yang tahan lama.