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NiSi_x/Si/Ge核壳纳米棒阵列作为锂离子电池负极材料的电化学性能
  • ISSN号:1673-2812
  • 期刊名称:《材料科学与工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TM919[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:[1]浙江大学硅材料国家重点实验室,浙江杭州310027
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51002133)
中文摘要:

硅是目前已知的理论比容量最高的锂离子电池负极材料,但是循环性能较差。本文通过射频磁控溅射的方法,成功合成出了NiSix/Si/Ge核壳纳米棒阵列,并通过扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱仪(EDX)对其形貌和成分进行了表征。将原位生长的NiSix/Si/Ge核壳纳米棒阵列直接作为工作电极,组装成纽扣半电池进行电化学和循环性能测试,NiSix/Si/Ge核壳纳米棒阵列的首次放电容量达到了2000mAhg-1左右,首次效率在70%左右,并且在100个循环以后仍保有初始可逆容量的30%以上。相比NiSix/Si纳米棒阵列,NiSix/Si/Ge核壳纳米棒阵列的循环性能明显得到了提升,说明锗的包覆对硅的锂离子电池性能改进起到了非常重要的作用。

英文摘要:

As well-known, silicon possesses the highest capacity (4200 mAhg-1) of all the existing anode materiads at room temperature in addition to Li metal. However, the poor cycling performance of Si-based anodes severely limits the widespread applications in lithium-ion batteries. Herein, we report the synthesis of the arrayed NiSix/Si/Ge nanorods by RF magnetron sputtering to enhance the cycling performance of Si-based anodes. The morphology and composition of the arrayed NiSix/Si/Ge nanorods were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The as-prepared NiSix/Si/Ge nanorod arrays were directly assembled into the button half-cell as the working electrode, and the electrochemical performance was also evaluated. The arrayed NiSix/Si/Ge nanorods show a first discharge capacity of about 2000 mAhg-1, the initial Coulombic efficiency about 70 %, and retain more than 30 % of the initial reversible discharge capacity after 100 cycles. Compared with NiSix/Si nanorod arrays, the cycle performance of the NiSix/Si/Ge core-shell nanorod arrays has been substantially improved. This result indicates that the coating of germanium on silicon plays a key role in enhancing the cycling performance of lithium-ion battery.

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期刊信息
  • 《材料科学与工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:浙江大学
  • 主编:叶志镇
  • 地址:浙江杭州浙大路38号浙江大学材料系
  • 邮编:310027
  • 邮箱:jmse@ema.zju.edu.cn
  • 电话:0571-87951403
  • 国际标准刊号:ISSN:1673-2812
  • 国内统一刊号:ISSN:33-1307/T
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:9446