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研究概述

2024年11月3日，中南大學(xué)吳飛翔教授/李楊副教授在國際期刊Advanced Functional Materials發(fā)表題為《High-Performance Yolk-Shell Structured Silicon-Carbon Composite Anode Preparation via One-Step Gas-Phase Deposition and Etching Technique》的研究論文。

在此，為了制備高容量硅（Si）負極，研究人員開發(fā)了一種采用氣相沉積和蝕刻相結(jié)合的方法制備了具有蛋黃-殼結(jié)構(gòu)的硅-碳復(fù)合材料。

作為一種新型的電池領(lǐng)域蝕刻劑，NF₃可用于選擇性蝕刻硅以定制結(jié)構(gòu)。

Si顆粒作為自我犧牲的前驅(qū)體，無需事先構(gòu)建人工或復(fù)雜的模板，從而大大簡化了制造過程，展示了實用性。

結(jié)果表明，蛋黃殼結(jié)構(gòu)的硅碳復(fù)合材料可以一步制備成功。

Si和碳層之間的充足緩沖空間能夠容納Si在鋰化過程中的顯著膨脹，防止碳層斷裂，極大提高了Si基負極的使用壽命。

此外，Si的細化顆粒和Si內(nèi)核中豐富的孔隙增強了鋰化和去鋰化的動力學(xué)。

研究表明，即使在3.9 mg cm^?2的高Si負載量下，制備的負極在0.2 mA cm^?2下展現(xiàn)出16.3 mAh cm^?2的優(yōu)越面積容量。

此外，在4 A g^?1的高電流密度下，經(jīng)過1000次循環(huán)后，其容量為1114 mAh g^?1，容量保持率為96.3%。

另外，通過預(yù)鋰化，它可以成功地與三氟化鐵正極配對，以構(gòu)建高能鋰離子電池。

圖文解讀

圖1：材料表面元素和化學(xué)狀態(tài)的XPS分析

圖2：pSi@void@NFC電極的電化學(xué)行為

圖3：pSi@void@NFC//FeF₃@C全電池的電化學(xué)性能

文獻信息

High-Performance Yolk-Shell Structured Silicon-Carbon Composite Anode Preparation via One-Step Gas-Phase Deposition and Etching Technique,?Advanced Functional Materials,?2024.?

原創(chuàng)文章，作者：zhan1，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/11/06/a3164f7cd1/

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