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二氧化硅颗粒低成本制备稳定高效硅碳负极锂电负极材料
2020年09月09日 发布 分类:技术前沿 点击量:244
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近年来,硅碳负极被业界视为锂电技术瓶颈的突破口。国家纳米科学中心研究团队从低成本的二氧化硅纳米颗粒出发,改进镁热还原技术、规模化制备一种仿绣球形态的硅烯材料(二维共价结合硅碳杂化),应用于锂离子电池时展现出优异的综合储锂性能。

氧化硅

制备工艺示意图

近期,研究团队提出并发展一种“植皮式”二维共价封装策略,基于绣球状硅烯进一步制备硅氧碳键基绣球状共价双烯,表现出很好的综合储锂性能:在800mA/g的电流密度下重量与体积比容量分别高达2646mAh/g和2350mAh/cm3,在2000mA/g的电流密度下循环500次后重量比容量仍保持近1500mAh/g;即使在20000mA/g的电流密度下重量比容量仍高达810mAh/g,体积比容量相比非共价封装和未封装材料分别高出1358%和1442%;以整体器件计算,基于该碳硅材料的全电池能量密度比基于石墨的高出40%-60%,比目前的商业化锂离子电池的比能量和能量密度均高出40%以上。

初步研究表明,二维共价封装策略在有效缓解硅体积膨胀的情况下,不仅提供了电子/锂离子高效混合传输通道,还变革材料界面、确保了电子/锂离子高效且稳定传输。研究结果对进一步合理改进和大规模生产先进储能材料具有重要意义。

论文地址:https://www.nature.com/articles/s41467-020-17686-4#additional-information

编译整理 YUXI


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