关于SiO2@C芯纳米圈离子电池极异常容量增加的阐明
Yuhan Jiang1, Fang Zhao1, Xiang Wu1
1Department of Physics, School of Physics and Astronomy, Yunnan University, Kunming 650504, China.
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
|September 12, 2024
概括
在初始下降后,纳米结构的二氧化 (SiO2) 阳极表现出异常的容量增加. 这项研究揭示了酸氧化的机制,为高容量的离子电池阳极提供了洞察力.
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:
- 纳米结构的二氧化 (SiO2) 是离子电池 (LIB) 的一个有前途的阳极材料.
- 在循环期间初始容量下降后,SiO2阳极中观察到异常容量增加现象.
- 了解底层的存储动力学机制对于优化 LIB 性能至关重要.
研究的目的:
- 研究纳米结构SiO2在不同循环阶段的Li+储存动力机制.
- 为了制造SiO2@C核心外纳米球,控制碳外厚度.
- 为了阐明SiO2阳极异常容量增加背后的原因.
主要方法:
- 制造具有不同碳外厚度 (4-31 nm) 的SiO2@C核心外纳米球.
- 使用SEM,TEM,BET和TGA进行表征,以确认结构和组成.
- 电化学测试用于评估容量保留和循环性能.
- XPS分析用于研究脱化过程中的化学状态并识别反应产物.
主要成果:
- SiO2@C纳米圈的初始容量下降,随后容量显著增加 (120-180%).
- P-1样本 (109 nm SiO2核心,31 nm C外) 在100 mA/g时达到1060 mAh/g的高特异容量.
- XPS分析表明,酸的部分氧化,形成Li2Si2O5,与容量变化相关.
- 产能增强归因于循环过程中Li2Si2O5的形成.
结论:
- SiO2阳极的异常容量增加与酸物种的形成和部分氧化有关.
- 开发的SiO2@C核心外纳米结构显示了作为LIBs的高容量阳极材料的潜力.
- 这项研究为观察到的容量增强提供了机制性的解释,指导了未来的材料设计.
