研究|锂离子电池硅负极研究取得进展
_原题为 锂离子电池硅负极研究取得进展
【研究|锂离子电池硅负极研究取得进展】随着移动电子产品、大规模储能和电动汽车的快速发展 ， 开发高能量密度、高功率密度、长循环寿命、高安全性的锂离子及后锂离子电池成为储能领域的研究热点和焦点 。 发展高容量、高倍率、高稳定性的电极材料是实现这一目标的重要途径 。
近年来 ， 国家纳米科学中心李祥龙、智林杰团队从低成本的二氧化硅纳米颗粒出发 ， 改进镁热还原技术、规模化制备一种仿绣球形态的硅烯材料 ， 应用于锂离子电池时展现出优异的综合储锂性能 。 近期 ， 研究团队提出并发展一种“植皮式”二维共价封装策略 ， 基于绣球状硅烯进一步制备硅氧碳键基绣球状共价双烯 ， 表现出很好的综合储锂性能：在800mA/g的电流密度下重量与体积比容量分别高达2646 mAh/g和2350 mAh/cm3 ， 在2000mA/g的电流密度下循环500次后重量比容量仍保持近1500 mAh/g；即使在20000 mA/g的电流密度下重量比容量仍高达810mAh/g ， 体积比容量相比非共价封装和未封装材料分别高出1358%和1442%；以整体器件计算 ， 基于该碳硅材料的全电池能量密度比基于石墨的高出40%~60% ， 比目前的商业化锂离子电池的比能量和能量密度均高出40%以上 。 初步研究表明 ， 二维共价封装策略在有效缓解硅体积膨胀的情况下 ， 不仅提供了电子/锂离子高效混合传输通道 ， 还变革材料界面、确保了电子/锂离子高效且稳定传输 。
相关成果以Stable high-capacity and high-rate silicon-based lithiumbattery anodes upon two-dimensional covalentencapsulation为题 ， 发表在《自然-通讯》上 。 研究得到国家自然科学基金委员会、中科院青促会等项目支持 。
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植皮式二维共价封装策略、高综合性能碳硅负极构建及储锂性能
来源：中国科学院国家纳米科学中心
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