工程纳米大小的阳极与导电网络,通过等离子体辅助削达到90.2%的高平均库伦比效率

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
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• (Si) 阳极为离子电池 (LIB) 提供了高的理论容量.
• 商业化受到Si的大量扩张和低电子导电性的阻碍.
• 应对这些挑战对于推进高能量密度LIBs至关重要.

研究的目的:

• 用集成的导电网络合成纳米大小的Si粒子.
• 提高阳极的电化学性能和结构稳定性.
• 为了促进在LIBs中基于Si的阳极的商业应用.

主要方法:

• 介电屏障放电等离子体 (DBDP) 辅助研磨制造纳米尺寸Si粒子.
• 纳入碳纳米管 (CNTs) 形成一个导电网络.
• 电化学测试Si阳极和Si光束NCM袋式电池.

主要成果:

• 获得了纳米大小的Si粒子,其尺寸精细,晶体结构保存.
• 均分布的CNT,形成一个灵活的导电网络,增强结构稳定性.
• 带有CNT的Si阳极表现出高初始库伦比克效率 (90.2%),100次循环后改善循环 (615 mAh g^{-1) 和速率能力 (979 mAh g-1 在5 A g-1).}
• 单一的NCM囊细胞保持了高的初始库伦比效率 (>85%).

结论:

• DBDP 辅助的削和 CNT 集成有效地解决了极极的局限性.
• 开发的纳米Si阳极表现出卓越的电化学性能和稳定性.
• 这一战略为下一代LIBs中基于Si的阳极的商业化提供了一个有前途的途径.