中国海洋大学柳伟教授团队在硅纳米粒子的“紧身衣”研究取得成功

成果简介

本文，中国海洋大学柳伟教授、金永成教授团队在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为“Graphene Oxide Microrolls as High- Content Si Carriers Boosting Li-Ion Storage”的论文，研究一种受时钟弹簧启发，通过 GO 片材的自滚动来制备独特的Si/C微卷。所得微辊具有开口端的弹性线圈结构，可有效缓冲应力并增加电荷扩散。此外，为了保持硅纳米粒子在微卷中的稳定性，作者选择了弹性和可变形的 LM 作为“布料”，并通过简单的自组装过程成功地为每个硅纳米粒子量身定制了一种新型的“紧身衣”。

弹性导电涂层不仅可以承受锂化引起的巨大体积变化，而且可以在脱锂过程中快速收缩，以保持导电网络内的硅纳米颗粒完整性。由于导电弹性LM-SA涂层和基于GO的微辊的双重保护Si@LM-SA@GO微辊不仅具有高硅含量、高振实密度、高ICE，而且具有稳定的结构和优良的导电网络，使其具有优异的储锂动力学和优异的电化学性能。

图文导读

图1。Si@LM-SA@GO 微卷的制造工艺示意图

图2。材料的形态特征

图3。Si@SA-LM@GO的结构表征

图4。硅基阳极的电化学性能

图5。初始和圆形样品的形态特征

图6。Si@LM-SA@GO微卷在电化学循环前后的Li+存储机制。

小结

总之，微米尺寸的Si/C微辊被成功设计和合成，以提高致密Si/C阳极的电化学性能。我们提供双重导电-弹性保护策略，以满足 Si 作为 LIB 负极材料的最严格要求。随后，建立了一种创新且简便的合成方法，在硅颗粒表面构建均匀的 LM-SA 涂层和独特的 Si@LM-SA@GO 微卷结构，具有一系列有吸引力的锂离子存储特性。这一策略对于开发其他可充电电池的高性能材料具有巨大潜力。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139586