Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tạo ra SiOC xốp vi liên tục như là điện cực pin lithium-ion hiệu suất cao
Tóm tắt
Các điện cực silicon có thể là một lựa chọn hứa hẹn cho các pin lithium-ion (LIBs) có mật độ năng lượng cao, tuy nhiên chúng bị hạn chế nghiêm trọng bởi sự giãn nở thể tích. Silicon oxycarbide (SiOC) có thể cho phép biến đổi thể tích nhẹ hơn và có công suất lý thuyết chấp nhận được, nhưng hiệu năng điện hóa của hầu hết các điện cực SiOC tinh khiết vẫn bị giới hạn bởi sự giãn nở thể tích và độ dẫn điện kém. Trong nghiên cứu này, một điện cực SiOC hiệu suất cao với các lỗ xốp vi liên tục và khung xương chắc chắn được chế tạo từ aerogel polyorganosiloxane thông qua phương pháp sol-gel. Vật liệu SiOC thu được bao gồm pha carbon tự do, các đơn vị SiO4, SiO3C và SiO2C2. Độ dung lượng riêng của điện cực SiOC xốp vi liên tục có thể đạt tới 680 mAh g−1 sau 350 chu kỳ, sở hữu độ hồi phục và ổn định cao. Hiệu ứng đồng hợp tác của khung xương chắc chắn, các lỗ xốp vi liên tục, và cấu trúc hợp lý của pha carbon tự do cùng các đơn vị SiO4 và SiO3C đã mang lại cho các vật liệu SiOC xốp tổng hợp độ dung lượng riêng vượt trội và hiệu năng chu kỳ ổn định. SiOC xốp vi liên tục với khung xương chắc chắn có thể cung cấp một vật liệu nền hứa hẹn để đạt được các vật liệu điện cực SiOC dài hạn trong tương lai.
Từ khóa
#silicon oxycarbide #điện cực pin lithium-ion #hiệu suất cao #dung lượng riêng #chu kỳ ổn địnhTài liệu tham khảo
K. Feng, M. Li, W. Liu, A.G. Kashkooli, X. Xiao, M. Cai, Z. Chen, Small 14, 1702737 (2018)
N. Nitta, F. Wu, J.T. Lee, G. Yushin, Mater. Today 18, 252 (2015)
M. Ge, X. Fang, J. Rong, C. Zhou, Nanotechnology 24, 422001 (2013)
M. Ashuri, Q. He, L.L. Shaw, Nanoscale 8, 74 (2016)
Y. Jin, B. Zhu, Z. Lu, N. Liu, J. Zhu, Adv. Energy Mater. 7, 1 (2017)
Z. Liu, Q. Yu, Y. Zhao, R. He, M. Xu, S. Feng, S. Li, L. Zhou, L. Mai, Chem. Soc. Rev. 48, 285 (2019)
X. Liu, K. Xie, C.M. Zheng, J. Wang, Z. Jing, J. Power Sources 214, 119 (2012)
Z. Sang, Z. Zhao, D. Su, P. Miao, F. Zhang, H. Ji, X. Yan, J. Mater. Chem. A 6, 9064 (2018)
G. Shao, D.A.H. Hanaor, J. Wang, D. Kober, S. Li, X. Wang, X. Shen, M.F. Bekheet, A. Gurlo, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces 12, 46045 (2020)
R. Bhandavat, G. Singh, J. Phys. Chem. C 117, 11899 (2013)
X. Qian, L. Song, Y. Bihe, B. Yu, Y. Shi, Y. Hu, R.K.K. Yuen, Mater. Chem. Phys. 143, 1243 (2014)
Z. Wu, W. Lv, X. Cheng, J. Gao, Z. Qian, D. Tian, J. Li, W. He, C. Yang, Chem. A Eur. J. 25, 2604 (2019)
X. Guo, J. Shan, W. Lei, R. Ding, Y. Zhang, H. Yang, Polymers (Basel) 11, 375 (2019)
X. Guo, J. Shan, Z. Lai, W. Lei, R. Ding, Y. Zhang, H. Yang, Molecules 23, 945 (2018)
W. Liu, M. Jiang, F. Zhang, X. Chen, J. Yang, New J. Chem. 46, 6519 (2022)
H. Fukui, H. Ohsuka, T. Hino, K. Kanamura, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces 2, 999 (2010)
X. Han, Z. Zhang, H. Chen, Q. Zhang, S. Chen, Y. Yang, A.C.S. Appl, Mater. Interfaces 12, 44840 (2020)
G.D. Sorarù, G. D’Andrea, A. Glisenti, Mater. Lett. 27, 1 (1996)
A. Saha, R. Raj, D.L. Williamson, J. Am. Ceram. Soc. 89, 2188 (2006)
J. Kaspar, M. Graczyk-Zajac, S. Choudhury, R. Riedel, Electrochim. Acta 216, 196 (2016)
T. Sri Devi Kumari, D. Jeyakumar, T. Prem Kumar, RSC Adv. 3, 15028 (2013)
A.M. Wilson, W. Xing, G. Zank, B. Yates, J.R. Dahn, Solid State Ionics 100, 259 (1997)
Y.J. Lee, J.Y. Ryu, K.C. Roh, S.R. Kim, W.T. Kwon, D.G. Shin, Y. Kim, J. Korean Ceram. Soc. 50, 480 (2013)
P. Lv, H. Zhao, C. Gao, Z. Du, J. Wang, X. Liu, J. Power Sources 274, 542 (2015)
M.S. Tahir, M. Weinberger, P. Balasubramanian, T. Diemant, R.J. Behm, M. Lindén, M. Wohlfahrt-Mehrens, J. Mater. Chem. A 5, 10190 (2017)
L. Bois, J. Maquet, F. Babonneau, D. Bahloul, Chem. Mater. 7, 975 (1995)
J. Guo, A. Sun, X. Chen, C. Wang, A. Manivannan, Electrochim. Acta 56, 3981 (2011)