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小糠壳,大用处|铝热还原糠壳合成多孔SiOx@C

锂离子电池作为一种新型的能源可以满足电动汽车(EV)和插电式混合动力车的需求。而目前商业石墨的理论比容量只有372mAh/g,因此限制了锂离子电池更为广泛的应用,相应的硅负极由于具有高达4200mAh/g的理论比容量引起了人们的关注。然而,硅在充放电过程中明显的体积变化(>300%)会导致内部结构破坏、导电性降低和阻抗增加,进而降低电池的循环性能。如何克服这些缺陷成为Si基材料商业化的必经之路。

小糠壳,大用处|铝热还原糠壳合成多孔SiOx@C

图1. SiOx@C复合物合成步骤

南洋理工大学Sun Juncai课题组以糠壳作为原材料,经过碳化和铝热还原等一系列处理后,得到多孔SiOx@C复合物。SiOx均匀的分布在糠壳碳基体中可以促进SiOx和电解质之间的接触,并且防止电极材料结构的损坏,碳层也对硅的体积变化起到缓冲作用。材料高达597.06m2/g的比表面积也给LI+提供了大量的活性位点,且多孔结构也可以缩短Li+的扩散路径。这些特点极大地促进了SiOx@C电极的循环性能。SiOx@C复合材料作为负极活性材料,在0.1A/g电流密度下的比容量高达1230mAh/g,0.8A/g电流密度下循环200次后容量仅下降0.5%。

小糠壳,大用处|铝热还原糠壳合成多孔SiOx@C

图2. SiOx@C复合物的形貌及电化学性能表征

本文合成的SiOx@C复合物具有极好的电化学性能,而且原料来源广泛,价格低廉。因此这种SiOx@C复合材料为未来锂离子电池负极材料提供了选择。

 Jinlong Cui, Yongfu Cui, Shaohui Li, Hongliang Sun, Zhongsheng Wen, Juncai Sun. Microsized Porous SiOx@C Composites Synthesized through Aluminothermic Reduction from Rice Husks and Used as Anode for Lithium-Ion Batteries. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, DOI:10.1021/acsami.6b10260

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