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宋怀河教授课题组在硅炭负极材料研究方面取得新进展

发文时间:2020-06-10

         最近,宋怀河教授课题组在《Energy Storage Materials》上发表了题为“One-step synthesis of spherical Si/C composites with onion-like buffer structure as high-performance anodes for lithium-ion batteries” (24, 312-318 (2020))的研究论文,硕士生王登科为本文第一作者。他们利用一种简单的一步注射热解法合成出具有洋葱型缓冲结构的硅碳复合材料,其中纳米的硅颗粒被成功的封装进洋葱型的碳包覆层中,该洋葱型结构能非常有效的缓冲硅的体积膨胀,改善硅材料的电化学性能。通过控制原材料中硅源和碳源的比例制备了四种不同硅含量的复合材料,其中硅含量约为54%的复合材料(P3)在200mA/g 的电流密度下循环400圈之后仍能保持1391mAh/g的比容量,同时在倍率性能测试中也表现优异, 在2A/g 电流密度下容量保持率为63.9%(相对200 mA/g)。

       本方法简单易行,对于硅炭材料的大量制备具有重要的参考价值。同时这种洋葱型结构具有优越的稳定性,可以很好的缓冲硅材料在充放电过程中的体积膨胀,从而表现出高的循环稳定性和较好的倍率性能。本研究对于硅基材料的商业应用提供了重要思路。

图1. 洋葱型Si/C复合微球的形成示意图

图2.(a)CV曲线,(b)充放电曲线,(c)倍率性能曲线和(d)循环曲线

D. Wang, C. Zhou, B. Cao, Y. Xu, D. Zhang, A. Li, J. Zhou, Z. Ma, X. Chen, H. Song, One-step synthesis of spherical Si/C composites with onion-like buffer structure as high-performance anodes for lithium-ion batteries, Energy Storage Materials, 24, 312-318(2020)DOI: 10.1016/j.ensm.2019.07.045