陰離子衍生的富含無機物的固體電解質間相（SEI）為負極提供了有效保護；然而，由於遊離陰離子在電場作用下發生電遷移離開負極，因此在商用電解質中幾乎不會形成SEI。其中，高濃度電解質能夠解決這一問題，但在經濟上並不可行。
在此，
天津大學楊全紅、吳士超，鄭州大學田蕓等人
基於法拉第籠的啟發提出了一個由聚合物基體和弱解離的氟硼酸鈣（Ca(BF4)2）鹽組成的表面「法拉第籠」。其中，多價的Ca2+陽離子透過交聯聚合物基體固定，並透過靜電交互作用吸附BF4-陰離子，從而在矽負極上產生一個陰離子限制界面（Si@ACI），以克服陰離子的電遷移行為。
當溶劑化的Li+接近「法拉第籠」時，限制的BF4-陰離子參與到第一Li+溶劑化鞘中，而弱解離的鹽解離以平衡內電場，並有效抵消施加的電場。因此，該策略形成了一個富含無機物的彈性SEI層以減輕電解液的持續消耗，實作了優異的電池效能。
圖1. 作用機制及結構表征
總之，該工作提出了一種工業相容的表面 "法拉第籠"策略，其中弱解離氟化鹽 (Ca(BF4)2)中解離的Ca2+ 陽離子不僅能透過 Ca2+ ---COO- 配位復合物交聯聚合物基體，還能透過靜電作用將 BF4- 陰離子限制在負極/電解質界面中。
因此，Si@ACI 負極在 5 A g-1 條件下顯示出 923 mAh g-1 的良好倍率效能；在 0.6 A g-1 條件下迴圈 250 次後顯示出超過 1000 mAh g-1 的優異可逆容量。因此，該工作為促進下一代電池的發展提供了新思路。
圖2. 電池效能
「Faraday Cage」 Induced Anion-Confined Interface Enables Industrially Compatible Microsized Silicon Anodes, ACS Energy Letters 2024 DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01517
