《德国应用化学》发表我校研究团队 在硅基负极材料用于储能领域的最新研究成果

近日,我校资料学院杨建平研讨员课题组及江莞教学研讨团队在硅基锂离子电池畛域取得重要进展,相关结果以《原子标准调控碳的散布普及硅基负极资料的稳定性》(Engineering the distribution of carbon in silicon oxide nanospheres at atomic level for highly stable anodes, DOI: 10.1002/anie.201902083)为题,发表于国际著名期刊《德国应用化学》(AngewandteChemie International Edition),该论文第一作者是资料学院博士生朱冠家,通信作者是杨建平研讨员和张辉博士,东华大学为唯一通信单位。 图1:多孔硅基复合负极资料制备进程、布局表征及电化学稳定性 《德国应用化学》(AngewandteChemie International Edition)为化学畛域的世界级顶级期刊,在国际上领有宽泛影响力,收录的文章主要散布在有机化学、性命有机化学、资料学、高份子化学等畛域。 硅碳复合负极资料是最有希望取代石墨负极的下一代锂离子电池负极资料。目前的研讨,碳的复合通常是采用化学包覆或者物理混合来完成,碳在复合资料中不能完成完全平均的散布,招致在深度轮回进程中库伦效率快速衰减,轮回稳定性下降。如果能够完成碳在原子标准下平均散布于硅基框架中,在后续的长轮回进程中,库伦效率能否能够得到改善? 针对这一问题,研讨团队拔取苯基桥联的有机硅先驱体,采用溶胶-凝胶法和高温煅烧两步反应,制备出一种新的多孔硅基复合负极(ASD-SiOC)。由于先驱体中碳源与Si-O-Si骨架为份子标准下的复合,所制备的ASD-SiOC负极能够完成碳元素的亚纳米标准散布。电化学机能测试表白,这种负极资料表现出优良地轮回稳定性和布局稳定性。在0.2A g-1的电流密度下,第2圈库伦效率为95.4%,从第2圈到第200圈的平均库伦效率为99.3%。在5A g-1的大电流密度下,从第11圈到第500圈的平均库伦效率为99.8%。  图2:多孔硅基复合负极资料充放电进程机理研讨 第一作者资料学院博士生朱冠家表示,这种新的设计具有众多优点:活性基质SiOx单位与碳能够完成原子标准下的复合;碳三维网络有效普及了资料的导电性;多孔布局既缓冲了体积收缩,又加快了锂离子的传输;在后续的轮回进程中,ASD-SiOC负极能够转化为更加稳定的复合布局,能够完成高的库伦效率。该研讨表白碳散布对保持复合负极资料的布局和机能稳定性具有非常重要的作用,也为硅碳复合负极资料的设计提供了一个新的思路,为完成硅碳复合负极资料的商业化应用注入了新动力。 该研讨工作得到东华大学高层次人材名目专项资金,纤维资料改性国度重点实验室人材引进和培养基金等基金支撑和进步前辈纤维与低维资料国际联合实验室、澳大利亚伍伦贡大学超导与电子资料研讨所等支撑。 论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201902083