余家国/张留洋/屈银虎Small：镍装饰的C@SiO2空心球核壳结构作为锂电负极

SiO₂具有理论容量高、储量丰富、环境友好等优点，被认为是一种很有前途的锂离子电池负极材料。然而，放电/充电过程中的大体积变化和本质上较差的导电性严重阻碍了其应用。

在此，中国地质大学（武汉）余家国教授、武汉理工大学张留洋副研究员及西安工程大学屈银虎教授等人通过模板接合合成方法和热还原制备了由空心碳球和用镍纳米粒子修饰的SiO₂纳米片构成的核壳结构(Ni-SiO₂ /C HS)作为锂离子电池负极材料。

其中，中空碳球作为介孔核，不仅显著促进了电子转移，而且增强了负极材料的机械强度，分别对应提高了材料的倍率性能和循环耐久性。同时，超薄 SiO₂纳米片作为分层壳，为容量增加提供了丰富的电化学活性表面。此外，镍纳米颗粒提高了SiO₂纳米片中电子的传输能力。

图1. Ni-SiO₂ /C HS的合成示意图及表征

因此，这种独特的Ni-SiO₂/C HS结构保证了增强的放电容量（0.1 A g^-1时为712 mAh g^-1）、优异的倍率性能（2.0A g^-1时约为262 mAh g^-1）和延长的循环耐久性（1.0 A g^-1时500次循环后容量为352 mAh g^-1）。

此外，作者采用非原位XPS技术来研究Ni-SiO₂ /C HS电极的锂存储行为。这种利用地球上储量丰富的负极材料进行分层和纳米结构的构建，在下一代高能量、低成本的存储系统中具有巨大的潜力。

图2. Ni-SiO₂/C HS负极的电化学性能

Core-Shell Structured C@SiO₂ Hollow Spheres Decorated with Nickel Nanoparticles as Anode Materials for Lithium-Ion Batteries, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202103673

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余家国/张留洋/屈银虎Small：镍装饰的C@SiO2空心球核壳结构作为锂电负极

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