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  • 亚博网页版|一种新的锂电池负极材料——硅烯

    发布时间: 2020-10-31 00:03首页:主页 > 科技 > 阅读()
    本文摘要:锂离子电池是最常用的储能装置,因其装载方便、环保、能量密度低而被广泛应用于智能手机、笔记本电脑和电动汽车。最常用的阳极材料是石墨,其层间范德华力保证了材料在充放电过程中的稳定性和循环使用寿命。但由于晶格常数小,锂离子需要插层取向,容量值低。 寻找一种具有高容量和循环稳定性的材料是锂离子电池研究的热点。硅树脂是一种具有蜂窝状结构的层状硅材料,可以通过分子束外延和固态反应制备。由于硅原子间的键长远大于石墨烯中碳原子间的键长,硅氧烷中层间原子的有序性具有翘曲有序结构。

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    锂离子电池是最常用的储能装置,因其装载方便、环保、能量密度低而被广泛应用于智能手机、笔记本电脑和电动汽车。最常用的阳极材料是石墨,其层间范德华力保证了材料在充放电过程中的稳定性和循环使用寿命。但由于晶格常数小,锂离子需要插层取向,容量值低。

    寻找一种具有高容量和循环稳定性的材料是锂离子电池研究的热点。硅树脂是一种具有蜂窝状结构的层状硅材料,可以通过分子束外延和固态反应制备。由于硅原子间的键长远大于石墨烯中碳原子间的键长,硅氧烷中层间原子的有序性具有翘曲有序结构。与传统的金刚石结构的硅材料相比,硅的层间耦合是范德华力,层间获得了锂离子可以放入的空间,保证了硅的结构在充放电过程中不被破坏,从而避免了传统硅电极材料充放电时电极体积收缩的问题。

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    由石英制成的阳极材料的稳定性和循环次数可以大大提高。与石墨相比,多层石英的晶格常数更大,其理论容量可超过石墨的三倍左右。最近,澳大利亚卧龙岗大学杜毅研究小组用分子束外延法制备了单层/多层石英样品,然后用扫描隧道显微镜详细研究了石英的原子和电子结构。结果显示ABA?结构。

    用角分辨光电子能谱证实了硅的狄拉克费米子特性。本研究指出,硅中的电子传输速度非常慢,解决了传统硅材料导电性差的问题。此外,指出硅在大气中的稳定性远高于传统硅材料,其结构和电子性质得以保持。

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    这一成果最近发表在《高级材料》[1]和《计算机科学》[2]上。本文的第一作者是卧龙岗大学的庄锦成博士和李志博士。硅胶蜂窝ABA?另外,通过固相法制备的硅烯中的硅原子和钙原子交错排列形成层状结构,通过局部化学插层法去除钙,从而获得独立国家无衬底的硅烯。用这种化学方法制备的有机硅作为锂电池的负极,具有硅基材料容量高、石墨材料循环特性好的优点,已成为一种非常有潜力的锂离子电池负极材料。


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