Представляем анодный материал литиевой батареи-силена

Литий-ионные батареи - наиболее часто используемые устройства для хранения энергии. Они широко используются в смартфонах, ноутбуках и электромобилях из-за их портативности, экологичности и высокой плотности энергии. Графит - наиболее часто используемый анодный материал. Сила Ван-дер-Ваальса между слоями обеспечивает стабильность и долговечность материала во время зарядки и разрядки. Однако из-за малых постоянных решетки ион лития может быть интеркалирован с низкой емкостью. Поиск материала с высокой емкостью и циклической стабильностью - горячая точка в исследованиях литий-ионных батарей.

Силен представляет собой слоистый кремниевый материал с сотовой структурой, который может быть получен методом молекулярно-лучевой эпитаксии и твердотельной реакции. Поскольку длина связи между атомами кремния в силиконе намного больше, чем между атомами углерода в графене, расположение межслоевых атомов в силиконе имеет искаженную структуру. По сравнению с традиционными кремниевыми материалами со структурой алмаза, эффект межслойного сцепления силикона представляет собой силу Ван-дер-Ваальса, которая обеспечивает пространство для вставки иона лития между слоями, чтобы гарантировать, что структура силикона не разрушается во время зарядки и разрядки, что позволяет избежать проблемы объемное расширение традиционных кремниевых электродных материалов во время зарядки и разрядки. По сравнению с графитом постоянная решетки многослойного силикона больше, а его теоретическая емкость может достигать примерно в три раза большей, чем у графита.

Недавно группа Ду И из Университета Вуллонгонга, Австралия, подготовила однослойные / многослойные образцы силикона методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МБЭ) и подробно изучила атомную и электронную структуру силикона с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). Результаты ясно показывают ABA силикона. Состав. Фермионные свойства силикона Дирака были определены с помощью фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением. Это исследование показывает, что электроны в силиконе имеют очень высокую скорость передачи и решают проблему плохой проводимости в традиционных кремниевых материалах. Кроме того, исследование также показывает, что стабильность силикона в атмосфере намного выше, чем у традиционных кремниевых материалов, а его структура и электронные свойства сохраняются. Результаты были недавно опубликованы в журналах Advanced Materials и ACS Central Science. Первыми авторами являются д-р Чуанг Цзиньчэн и д-р Ли Чжи из Университета Улунгун.

Кроме того, атомы кремния и кальция в силиконе, полученном твердотельным методом, поочередно расположены, образуя слоистую структуру. Кальций удаляли путем локальной химической интеркаляции, а затем получали силикон без подложки. Силикон, полученный этим химическим методом, используется в качестве катода литий-ионных батарей и имеет преимущества высокой емкости материалов на основе кремния и хороших циклических свойств графитовых материалов. Он стал очень потенциально отрицательным материалом для литий-ионных батарей.

Страница содержит содержимое машинного перевода.