高速SiO离子电池阳极通过合理接口混合封装工程实现
Guanjia Zhu1, Xiao Fang2, Xiuyan Liu1
1Institute of Nanochemistry and Nanobiology, Shanghai University, Shanghai 200444, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|January 26, 2024
概括
这项研究开发了一种混合MXene-graphene氧化物涂层用于 (Si) 阳极的离子电池. 这种涂层提高了导电性和稳定性,为快速充电应用提供了高速率性能.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- (Si) 阳极为离子电池提供了高的理论容量,但受到低导电性,缓慢的接口电荷传输 (ICT) 和不稳定的接口的影响.
- 界面工程,特别是混合涂层,对于调节界面反应和形成稳定的固体电解质界面 (SEI) 来克服Si阳极限制至关重要.
研究的目的:
- 开发用于Si微粒的混合MXene-graphene氧化物 (GO) 涂层,以提高离子电池阳极性能.
- 为了提高高速率和长周期寿命应用的合电子/离子传输和接口稳定性.
主要方法:
- 在Si微粒上构建了Ti3C2Tx MXene和石墨烯氧化物 (GO) 的混合涂层.
- 在Si,MXene和GO之间利用共价键 (Ti-O-Si,Ti-O-C) 来降低ICT电阻.
- 研究了MXene和GO对伪容量主导的储存的协同效应,并分析了界面化学.
主要成果:
- Si@MXene@GO阳极表现出优越的速率能力 (1175.9 mAh g-1 在5 A g-1) 和长周期稳定性 (1087.6 mAh g-1 在1000个周期后在2.0 A g-1).
- 混合涂层促进了增强的电子和离子运输,从而导致伪电容主导的电荷存储.
- 具有梯度LiF和Li2O分布的有机丰富的SEI层确保了循环过程中的机械稳定性.
结论:
- 混合MXene-GO涂层有效地解决了Si阳极的局限性,显著提高了离子存储性能.
- 这种接口封装策略为开发用于快充离子电池的先进Si阳极提供了可行的途径.


