行业互联网|锂离子电池硅负极研究取得进展
【行业互联网|锂离子电池硅负极研究取得进展】
随着移动电子产品、大规模储能和电动汽车的快速发展 , 开发高能量密度、高功率密度、长循环寿命、高安全性的锂离子及后锂离子电池成为储能领域的研究热点和焦点 。 发展高容量、高倍率、高稳定性的电极材料是实现这一目标的重要途径 。
近年来 , 国家纳米科学中心李祥龙、智林杰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 , 应用于锂离子电池时展现出优异的综合储锂性能 。 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2646 mAh/g和2350 mAh/cm3 , 在2000mA/g的电流密度下循环500次后重量比容量仍保持近1500 mAh/g;即使在20000 mA/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 。
相关成果以Stable high-capacity and high-rate silicon-based lithiumbattery anodes upon two-dimensional covalentencapsulation为题 , 发表在《自然-通讯》上 。 研究得到国家自然科学基金委员会、中科院青促会等项目支持 。
本文插图
植皮式二维共价封装策略、高综合性能碳硅负极构建及储锂性能
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