对前体衍生Si(Nb) OC复合材料作为电池的阳极材料电化学性能的新见解
S S Lokesh Vendra1,2, Gurpreet Singh2, Ravi Kumar1,3
1Laboratory for High Performance Ceramics, Department of Metallurgical and Materials Engineering, Indian Institute of Technology-Madras (IIT Madras) Chennai 600036 India nvrk@iitm.ac.in.
RSC advances
|September 21, 2023
概括
这项研究引入了新的氧化碳 (Si(Nb) OC) 陶复合材料作为离子电池 (LIB) 的先进阳极材料. 这种新材料表现出高可逆容量和出色的循环效率,有望提高电池性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 陶工程 陶工程
背景情况:
- 开发高性能阳极材料对于推进离子电池 (LIB) 技术至关重要.
- 基材料具有高能量密度的潜力,但经常面临稳定性和导电性方面的挑战.
- 氧化碳 (SiOC) 陶因其独特的结构性质和电化学潜力而受到探索.
研究的目的:
- 为了合成和描述新型氧化碳 (Si(Nb) OC) 陶复合材料.
- 评估Si(Nb) CO作为LIBs的混合阳极材料的潜力.
- 研究影响电化学性能的结构属性关系.
主要方法:
- 聚合物热解路径 (前体衍生陶 - PDC) 用于Si(Nb) CO合成.
- 电子显微镜,X射线衍射和光谱用于微/纳米结构分析.
- 电化学测试以确定可逆容量,速率能力和循环效率.
主要成果:
- 成功合成了Si(Nb) OC陶复合材料,其中*in situ*形成了自由碳,*t*-NbO2和NbC相.
- 化 (Nb) 电极在第一周期实现了431 mA hg-1的可逆容量,超过了理论极限.
- 化Si(Nb) OC电极显示可逆容量为256 mA hg-1,具有良好的速率能力和接近100%的循环效率.
- 无形SiOC矩阵与纳米尺寸Nb2O5和石墨碳有助于稳定的循环和SEI形成.
结论:
- 通过PDC路线合成的Si(Nb) OC陶复合材料是LIBs有希望的混合阳极材料.
- 独特的复合结构提高了电化学性能,提供了高可逆容量和稳定性.
- 进一步优化Si(Nb) OC材料可能会导致下一代高性能离子电池.
