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科学研究
生物基材料制备高性能硅碳负极
 最后更新: 2020-04-10  作者: 佚名  浏览: 258次

  随着石墨电极的实际比容量在锂离子电池中逐渐达到其理论比容量,开发高比容量的负极材料成为了研究热点。而硅因为其较高的理论比容量(4200 mAh/g)受到广泛关注。但是硅作为负极材料时体积因为嵌入锂离子而发生了巨大的体积变化而导致充放电循环周期稳定性差。为了解决这一问题,众多科研工作者付出了巨大的努力。最近,韩国的Hun-Gi Jung博士和他的研究团队研利用水、油、淀粉等生物基材料作为前驱体,采用微乳化方法开发出了一种高性能硅碳(Si-C)复合负极材料,该研究发表在Nano Lett.题为Nano/Microstructured Silicon-Carbon Hybrid Composite Particles Fabricated with Corn Starch Biowaste as Anode Materials for Li-Ion Batteries.

图1.Si-C杂化复合材料的合成过程的示意图

(图片来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 Nano Lett.)

  在该工作中,研究者将纳米硅粉分散在油相中,将玉米淀粉和CTAB分散在水中,然后将两种溶液混合。因为不同材料之间界面性能的不同,Si纳米颗粒团簇被玉米淀粉包裹,并且通过油水比例和制备条件制备出粒径大小均一的胶束。之后将获得的混合物碳化,去除杂质,并用C2H2作为还原气进行二次碳包覆制备出了纳米/微结构硅碳杂化复合材料。制备出的Si-C复合材料可以有效的缓解硅的膨胀问题,其理论比容量高达1800 mAh/g,在循环500圈后其容量保持率高达80%。此外因为合理的结构设计,该材料具有优异的倍率性能,可以在12分钟内快速充放电。该材料的制备过程简单,并且具有优异的电化学性能,这为硅基材料的商业化大规模生产提供了可能。

 

 

原文链接:

http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b04395

原文作者:

Hyun Jung Kwon,Jang-Yeon Hwang,Hyeon-JiShin,Min-Gi Jeong,Kyung YoonChung,Yang-Kook Sun*,and Hun-GiJung*

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