核心外Si@SiOC粒子使用超临界二氧化碳流体合成,以提高离子存储性能
Rahmandhika Firdauzha Hary Hernandha1, Bharath Umesh1, Jagabandhu Patra1,2
1Department of Materials Science and Engineering, National Yang Ming Chiao Tung University, 1001 University Road, Hsinchu, 30010, Taiwan.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|June 17, 2024
概括
超临界二氧化碳 (SCCO2) 液体用于在颗粒上制造氧化碳化 (SiOC) 涂层,提高电池阳极性能. 这种SiOC涂层提高了先进离子电池的阳极的循环稳定性和容量保留.
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:
- 阳极为离子电池提供了高的理论容量,但由于体积膨胀,其循环稳定性不佳.
- 开发有效的保护性涂层对于在电化学循环过程中减轻阳极降解至关重要.
研究的目的:
- 使用超临界二氧化碳 (SCCO2) 流体在 (Si) 颗粒上合成氧化碳 (SiOC) 涂层.
- 研究SiOC涂层的形成机制和特性及其对Si阳极性能的影响.
- 评估Si@SiOC核心外结构阳极的电化学性能和循环稳定性.
主要方法:
- 使用SCCO2流体和随后的化合成Si@SiOC核心外颗粒.
- 使用高分辨率传输电子显微镜 (HRTEM),X射线光电子光谱 (XPS),里埃转换红外光谱 (FTIR) 和拉曼光谱,对SiOC涂层进行表征.
- 使用循环电压测量 (CV),静电间歇定位技术 (GITT),电化学阻抗光谱 (EIS) 和操作式X射线衍射 (XRD) 的电化学评估.
主要成果:
- 在Si粒子上形成符合SiOC涂层,形成Si@SiOC核心外结构.
- 氧化涂层改善了电子和Li+运输,增强了粒子之间的界面接触.
- Si@SiOC 阳极在0.2 A g-1 时表现出 2250 mAh g-1 的高初始容量,在 500 个循环后容量保持 72%.
- 操作XRD证实了减少晶体大小和改善Li15Si4形成/消除的可逆性.
结论:
- SCCO2是一种有效的介质,可以在阳极上制造保护性SiOC涂层.
- SiOC涂层显著提高了阳极的电化学性能和长期稳定性.
- Si@SiOC阳极展示了下一代高能量密度离子电池的潜力.
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