優(yōu)化碳質(zhì)涂層以消除高性能硅陽極的電化學(xué)界面極化

編號：FTJS09028

篇名：優(yōu)化碳質(zhì)涂層以消除高性能硅陽極的電化學(xué)界面極化

作者：齊志燕 戴麗琴 王哲帆 謝莉婧 陳景鵬 成家瑤 宋歌 李曉明 孫國華 陳成猛

關(guān)鍵詞： 硅碳復(fù)合物 晶體結(jié)構(gòu) 孔結(jié)構(gòu) 失效機(jī)制 極化

機(jī)構(gòu)： 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 中國科學(xué)院大學(xué) 中國科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電工程中心

摘要： 有序碳和無序碳都普遍被用作硅(Si)的復(fù)合材料。但是具有不同結(jié)晶度和孔結(jié)構(gòu)的碳對硅基負(fù)極電化學(xué)性能的影響仍存在爭議。本工作在嚴(yán)格控制碳含量和表面官能團(tuán)的基礎(chǔ)上,選擇瀝青(Pitch)和酚醛樹脂(PR)作為有序碳和無序碳的前驅(qū)體,制備了硅碳復(fù)合材料(Si@C)并系統(tǒng)地研究了其電化學(xué)行為。有序的晶體結(jié)構(gòu)有利于復(fù)合物中的電子傳輸,中孔和大孔有利于鋰離子的擴(kuò)散。具有有序結(jié)構(gòu)和小孔容的碳質(zhì)涂層為Si的膨脹提供了很好的緩沖,電極在50次循環(huán)后仍保持結(jié)構(gòu)完整性。然而,無序和多孔的結(jié)構(gòu)降低了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并產(chǎn)生了很大的極化,這使得循環(huán)過程中體積不斷膨脹,導(dǎo)致電化學(xué)性能較差。Si@C-Pitch在5 A g−1下的容量是Si@C-PR的8倍,在0.5 A g−1下100次循環(huán)后的容量保持率是Si@C-PR的1.9倍。該研究可為Si@C負(fù)極中炭材料的選擇提供了理論指導(dǎo)。