成果简介
锂离子电池（LIB）的负极材料，尤其是具有极端体积变化和结构不稳定性的硅基材料，一直是研究的热点。最近，青岛科技大学Bin Li、Lei Wang等研究团队在《Adv Funct Mater》期刊上发表了一篇名为“高性能锂离子电池的Si/SiO2@Graphene超级结构”的论文，对此进行了深入研究。
该团队通过采用镁还原silicalite-1和沉积碳层的策略，展示了自上而下构建Si/SiO2@石墨烯结构的独特方法。这一结构的成功合成，关键在于硅纳米颗粒周围桥接二氧化硅基体所形成的三维网络。这种强大的网络结构为石墨烯层的沉积提供了有力的支撑，从而获得了出色的结构稳定性，并保证了高离子/电子传输速率。
这种优化后的Si/SiO2@graphene超级结构阳极表现出了令人印象深刻的性能。在500次循环中，它提供了稳定的循环寿命，在2 A g-1的电流密度下约1180 mAh g-1；在高达12 A g-1的电流密度下，仍能保持约7 mAh cm-2的速率能力。当与LiFePO4配对作为全电池进行测试时，它在290次循环后展现出高达134 mAh g-1的容量。
更为引人注目的是，该上层结构电极能够有效维持LIBs中电极和电解质之间的薄膜状态，这对于电池的长期稳定运行至关重要。Si/SiO2@graphene结构的设计突显了其在高性能LIBs中的巨大商业应用潜力。
图文导读
1. Si/SiO2@G-S的制备流程示意图
2. silicalite-1及其他材料的形态对比图
3. 材料特性分析
4. 电化学性能测试结果
5. 电池整体性能展示
6. 循环前、循环10次和循环50次后的Si/SiO2@G结构扫描图像
本文详细描述了介孔超结构Si/SiO2@G-S的设计过程，该结构源于由涂覆有Si纳米颗粒和石墨烯涂层的桥接SiO2所形成的三维互联网络。这项工作不仅为锂离子电池中的硅阳极提供了有效的设计思路，而且为其他先进电池中的合金阳极的高效制备指明了方向。通过简单实用的路线，为电池技术的发展铺平了道路。
文献：
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