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天津大学材料电化学与表界面工程团队:多级硬碳@硅@软碳用于高循环性高容量密度锂电负极

能源学人  · 公众号  ·  · 2024-11-13 10:01
    

主要观点总结

本文采用化学气相沉积法制备了分级多孔硬碳@Si@软碳材料,作为锂离子电池的负极材料。通过调整硅烷沉积条件和引入软碳层,实现了高容量、高首次库伦效率和良好的循环性能。文章详细讨论了材料的制备过程、结构特点、性能表征和电化学性能,并通过全电池性能测试验证了其实用性。文章还介绍了作者团队的研究背景、成果和联系方式。

关键观点总结

关键观点1: 制备了一种分级多孔硬碳@Si@软碳材料作为锂离子电池的负极材料。

通过化学气相沉积法制备,解决了纳米硅振实密度低的困境。

关键观点2: 材料具有高的容量和首次库伦效率。

PHC@Si@SC材料提供了1625 mAh g − 1 的高容量和86.8%的高首次库伦效率。

关键观点3: 引入软碳层提高了材料的循环性能和导电性。

软碳层不仅提高了材料的导电性,而且将纳米硅颗粒更好地包裹,缓解了体积膨胀。

关键观点4: 全电池性能测试验证了材料的实用性。

PHC@Si@SC||NCM 811全电池在苛刻的N/P比下,100次循环后容量保持率高达55%。


文章预览

第一作者:吕丹 通讯作者:刘杰、钟澄 通讯单位:天津大学 【 全文速览 】 硅(Si)由于其高理论容量和低电压平台而被认为是下一代锂离子电池(LIB)最有潜力的商业材料之一。但是,硅负极的严重体积膨胀和较差的导电性限制了其实际应用。本文采用化学气相沉积(CVD)法制备了分级多孔硬碳@Si@软碳(PHC@Si@SC)材料。以PHC@Si为模型,讨论了不同硅烷沉积条件下容量和首次库伦效率(ICE)的差异。为了改善循环性能,引入了一种廉价的沥青衍生软碳来保护纳米硅,以抑制体积膨胀。所形成的PHC@Si@SC负极提供了1625 mAh g −1 的高容量和86.8%的高ICE,这归因于硬碳和软碳的出色配合。PHC@Si@SC||NCM 811全电池在苛刻的N/P比1.1的情况下,100次循环后仍可保持55%的容量。这项工作提供了一种易于规模化生产的硅碳材料设计策略。 【本文亮点】 (1) 制备了一种 ………………………………

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