喜訊！納米學院鋰電硅負極研究取得重要成果并在ACS nano（影響因子13+）上發表
時間：2019-03-20 00:00:00 閱讀量：1460
近日，納米學院博士生張慧關于鋰電硅負極研究取得重要成果，并以“Copper particles decoration on carbon matrix: enhancing the performance of Si as anode material for li-ion batteries”為題目、張慧為第一作者，納米學院為第一完成單位在國際知名雜志ACS nano（影響因子：13.709）上發表該研究內容。
ACS Nano是化學和材料科學領域的頂級期刊之一，在國際上擁有廣泛的影響力，其收錄的文章主要分布在納米科學與技術領域，對研究的原創性、結構的新穎性等有著極為嚴格的要求。
鋰離子電池硅電極由于具有其它負極材料無法匹敵的比容量而成為科學界與工業界研究的熱點。然而，在充放電過程中，由于硅電極在脫嵌鋰過程中300~400%的體積變化以及導電性低等缺點而限制了硅的實際應用。因此，若能夠采用簡單有效的方法，設計并制備出符合業界應用條件的硅電極，便能夠推動鋰離子電池的變革。
該成果為納米學院與西安交通大學材料學院表面室馬飛教授團隊合作研發，通過采用原位可控凝膠化過程的方法，設計并制備了Cu導電添加劑及碳管增強的多層硅碳復合結構。多層結構和CNTs增韌碳基體可以有效地釋放硅由于體積變化而引起的應力，導電添加劑Cu的引入進一步提升了材料的導電性。Si@C@Cu在大電流1A·g-1的電流密度下，經過900次循環后比容量達到1500 mAh·g-1；在4A·g-1下循環，顯示出1035mAh·g-1的比容量，說明電極材料在硅顆粒巨大體積變化過程中能保持優異的的結構穩定性。此外，Si@C@Cu的Li +擴散系數在10-11至10-9cm-2·s-1的范圍內，高于多數報道數據(10-13-10-16 cm-2·s-1)，顯示了該電極材料在快速充電應用上的巨大潛力。該研究通過微觀結構設計成功的解決了硅電極體積效應這一瓶頸問題，為新一代鋰離子硅負極的研究和開發提供一定理論參考與經驗借鑒。
供稿：納米科學與工程技術學院
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