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我校化学化工学院学生科研团队研究成果在《Chemical Communications》上发表
来源:化学化工学院    发布时间:2019-10-24    点击:

  近日,化学化工学院黄俊杰课题组学生团队(硕士研究生张小颂、周乐和张祎,本科生严顺榕)在《Chemical Communications》期刊(影响因子为6.164)上发表了题为“A facile way to fabricate porous Si/C composite with excellent cycling stability as anode in lithium ion battery”的研究成果(DOI: 10.1039/C9CC06661F)。研究在提升锂离子电池硅/碳负极的充放电性能方面获得了重要进展。
  据了解,Si作为锂离子电池负极具有4200 mAh g-1的高比容量,是替代石墨碳负极使锂离子电池能量密度获得极大提升的最佳材料,也是使锂离子电池驱动电动汽车拥有超长续航里程的关键材料之一。遗憾的是,充电过程Si发生巨大体积膨胀(体积膨胀率~300%),严重影响材料和电极的结构稳定,从而恶化电池的循环性能。针对这一问题,该课题组成员提出了一种硅碳材料的简易制备方法:选择蔗糖及纳米硅,通过处理,利用硅与蔗糖间的氢键作用,得到硅@蔗糖;然后加入浓硫酸,利用蔗糖的脱水碳化,形成硅@多孔低聚物;最后,在惰性气氛下进行高温碳化,从而得到硅@碳复合材料。蔗糖脱水碳化可以将硅颗粒锚定在疏松的碳中,有效防止高温碳化过程中硅的团聚;高温碳化过程中,碳与残留的硫酸反应产生气体,有利于形成大量介孔。介孔碳可以为电子和锂离子提供更多的通道,缩短扩散距离;可以抑制硅锂合金脱锂后的团聚;硅在合金化过程中因体积膨胀产生应力,被挤出原碳孔,进入邻近碳孔中,不致于因粉化而失去电接触,使整体材料保持完整性,这可通过HRTEM等表征方法得到验证。该复合材料以100 mA g-1的电流密度循环920次,容量保持率达85%以上。

 

文字:徐绍金 编辑:王建娟


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