项链状Si@C纳米纤维网络用作锂离子电池负极

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项链状Si@C纳米纤维网络用作锂离子电池负极

孔祥忠，郑宇超，王亚平，梁叔全，曹国忠，潘安强

*中南大学，美国华盛顿大学

硅基材料具有高理论比容量、低放电平台、环境友好等优点，被认为是最有应用前景的下一代锂离子电池负极材料之一。然而，嵌锂后巨大的体积膨胀（>400%）所导致的材料粉化和容量快速衰减现象使硅基材料的实际应用面临诸多挑战。本工作利用静电纺丝法和镁热还原法合成了项链状的Si@C复合材料。介孔Si纳米球被封装入项链状氮掺杂碳纤维网络中，形成了核壳结构。有趣的是，项链状纤维上相邻Si纳米球的间距可以通过改变静电纺丝处理时SiO₂球的添加量来控制。当用作锂离子电池负极材料时，NL-Si@C-0.5体现了最好的循环性能和倍率性能。优异的电化学性能主要归因于项链状导电碳网络和核壳结构。独特的微纳米结构增强了电子导电性、加速了电解液的浸润和缓冲了Si的体积膨胀。此外，保护性的碳层还避免了内部Si与电解液的直接结构，促进了稳定固体电解质（SEI）膜的形成。

Kong X, Zheng Y, Wang Y, et al.

Necklace-like Si@C nanofibers as robust anode materials for high performance lithium ion batteries.

Science Bulletin, 2019, 64(4): 261-269

https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.01.015

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