硅負極具有4200 mAh g^?1的高容量和0.3 V（相對于Li⁺/Li）的低電勢，使鋰離子電池能夠提高能量密度。然而，在液體電解質中的Si顆粒上形成的厚3D固體電解質界面（SEI）消耗了電解質/活性Si，并阻斷了Li⁺/e^?的傳輸，導致容量快速衰減。

在此，中國科學院大連化物所李先鋒，張洪章，楊小峰等人設計了一種高濃度聚合物電解質（HCPE）來代替顆粒在Si負極表面構建2D SEI，它適應了體積變化并保持了連續(xù)的Li⁺/e^?傳輸路徑。NO₃^?的阻滯作用降低了1,3-二氧戊環(huán)（DOL）的聚合速率，使LiFSI能夠溶解6 M。高濃度的LiFSI參與了溶劑化結構的構建，減少了DOL和聚DOL（PDOL）的分解，并誘導產生具有高機械強度和快速Li⁺傳輸能力的富含LiF和Li₃N的SEI。

因此，使用HCPE的電池在2C下提供1765 mAh g^?1的高容量，并在0.2C下循環(huán)100次后保持2000 mAh g^–1的高電容，這優(yōu)于液體電解質（617 mAh g^?1）和低濃度聚合物電解質（45 mAh g^‐1）。

圖1. DM模擬

總之，該工作通過使用 LiNO₃ 添加劑延遲 DOL 的開環(huán)聚合，開發(fā)了 HCPE。NO與微量水產生的H⁺表現(xiàn)出強烈的相互作用，抑制了質子酸的生成和DOL的開環(huán)聚合，導致LiFSI濃度增加至6 M。

此外，由于HCPE的低流動性，在Si負極表面生成2D SEI而不是Si顆粒。減輕了電解質與Si顆粒之間的副反應，并維持了Si負極中連續(xù)的Li⁺/e^–傳輸，使組裝的電池具有改善的電化學性能。

用HCPE組裝的電池0.2C下100次循環(huán)后仍具有2000 mAh g^-1的高容量，遠高于液體電解質（617 mAh g^?1）和低濃度聚合物電解質（45 mAh g^‐1）。因此，該種簡便實用的策略為硅負極在先進鋰電池中的應用提供了新的視角。

圖2. 電池性能

2D Solid-Electrolyte Interphase Built by High-Concentration Polymer Electrolyte for Highly Reversible Silicon Anodes，Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202303189