温珍海/胡翔EnSM: 改进的镁热还原实现互连多孔Si@C负极的高产率合成

温珍海/胡翔EnSM: 改进的镁热还原实现互连多孔Si@C负极的高产率合成
由于其超高的比容量,硅基材料已被设想为下一代高能量密度锂离子电池(LIB)的有前途的负极材料。开发简单、方便、可控的具有高导电性和良好结构的硅复合负极的合成路线仍然是发展硅基复合负极材料面临的巨大挑战。
温珍海/胡翔EnSM: 改进的镁热还原实现互连多孔Si@C负极的高产率合成
在此,中科院福建物构所温珍海研究员、胡翔等人报道了一种新的合成路线,通过扩展众所周知的镁热还原方法(通过置换反应对Mg2Si进行简单的轻度氧化)来高产地制备具有互连导电网络和分级介孔结构的3D多孔Si/C纳米结构(p-Si@C),赋予其作为LIBs负极的良好性能和结构。通过在裂解酚醛树脂上包覆碳层,可以大大提高作为LIBs负极的Si纳米结构的电化学性能,不仅可以实现高效的电子传导,还可以形成稳定的富含LiF的无机有机SEI。互连的3D介孔大大加快了Li到达活性材料表面的速度,并适应了体积变化。

温珍海/胡翔EnSM: 改进的镁热还原实现互连多孔Si@C负极的高产率合成

图1. p-Si设计合成过程的示意图及形貌表征
实验结果显示,p-Si@C负极不仅具有1078.68 mAh g-1的高可逆容量和在1 A g-1下超过500次循环的令人印象深刻的稳定性(提供 822.72 mAh g-1的高可逆容量),而且即使增加到10 A g-1的电流密度,该负极也能保持47.9% 的容量。作者进一步组装了基于商用磷酸铁锂(LFP)正极的锂离子全电池,证明了p-Si@C在实际应用的可行性。以正极和负极活性物质的总质量计算,该电池在0.2 C下具有124.4 mA g-1的稳定可逆容量和381.61 Wh kg-1的高能量密度,具有广阔的实际应用前景。

温珍海/胡翔EnSM: 改进的镁热还原实现互连多孔Si@C负极的高产率合成

图2. p-Si@C//LFP全电池的电化学性能

Magnesiothermic Reduction Improved Route to High-yield Synthesis of Interconnected Porous Si@C Networks Anode of Lithium Ions Batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.12.017

原创文章,作者:v-suan,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/b4395302ae/

(0)

相关推荐