在Si/C材料表面上制备高强度和高刚性碳层,使用固体液体涂层方法
Xiaoguang Zhang1,2, Wei Wang2, Juan Zhang3
1School of Aerospace Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|September 12, 2025
概括
一种新的固体液体涂层方法增强了离子电池的碳 (Si/C) 复合材料. 这种技术创造了强大,无缺陷的碳层,显著提高了电池性能和循环寿命.
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:
- -碳 (Si/C) 复合材料对高容量离子电池具有前景,但受到体积膨胀和表面缺陷的影响.
- 现有的碳涂层方法在控制碳层质量及其对电化学性能的影响方面存在局限性.
研究的目的:
- 研究碳层质量对Si/C复合材料性能的影响.
- 开发一种创新的固体-液体涂层技术,用于制备高强度和高刚度的碳层.
- 系统地研究不同涂层工艺对Si/C材料性能的影响.
主要方法:
- 固体相,液体相和Si/C材料的新型固体-液体涂层技术的比较.
- 涂层Si/C复合材料的物理,机械和电化学特性.
- 电化学测试包括速率性能,循环稳定性和在各种温度下全电池性能.
主要成果:
- 固体-液体涂层方法 (Si/C@Pitch+RGFQ) 产生了碳层,缺陷最小,密度最高,特定表面积最低,表面碳/氧含量降低.
- 准备好的碳层呈现出高的扬氏模量 (30.3 GPa),表明结构完整性和弹性变形非常好.
- Si/C@Pitch+RGFQ表现出高的第一库伦比效率 (88.17%),最低的接口阻抗 (23.2 Ω),改进的离子扩散,以及优异的容量保留 (92.4%在半电池100个循环后).
- 全细胞测试显示了显著的容量保留 (82.3%在室温下,在1000个循环后在45°C下81.3%),良好的速率能力和稳定的高/低温性能.
结论:
- 固体液体涂层技术为Si/C复合材料上制备高质量的碳层提供了一种卓越的方法.
- 这种优化的碳层显著提高了Si/C阳极的结构稳定性,电化学性能和长期循环寿命.
- 这些发现为离子电池中高性能基阳极材料的商业应用提供了关键的基础.
