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锂离子电池硅/碳复合网状整体电极的制备与性能
  • ISSN号:1007-8827
  • 期刊名称:《新型炭材料》
  • 时间:0
  • 分类:TB332[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]清华大学深圳研究生院下一代动力与储能电池关键技术工程实验室,炭功能材料工程实验室,广东深圳518055, [2]清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室,北京100084
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(2014CB932400); 国家自然科学基金(51202121,51232005); NSAF(U1330123)
中文摘要:

基于静电喷雾沉积技术制备了硅-纳米炭纤维-石墨烯杂化膜(Si/CNF/G),其中纳米硅颗粒包覆在多孔炭基体中,由纳米硅和多孔炭组成的二次结构被镶嵌在由纳米炭纤维和石墨烯组成的三维交联炭网络中,最终构成无粘结剂的硅/碳复合整体电极。Si/CNF/G三维杂化膜用作锂离子电池电极时,表现高的可逆比容量、长的循环寿命和良好的倍率性能。0.2 A·g~(-1)恒定电流密度下,首次可逆比容量为957mAh·g~(-1),经100圈循环容量保持率为74.4%;2 A·g~(-1)恒定电流密度下,可逆比容量为539mAh·g~(-1)。多孔炭基体可有效缓冲硅的体积变化,促进形成稳定的固态电解质界面;纳米炭纤维和石墨烯构建的三维炭网络既稳定了电极的整体结构,又可为电子和离子提供快速传输通道。

英文摘要:

A binder-free silicon-carbon nanofiber-graphene (Si-CNF-G) hybrid membrane was prepared by embedding Si particlesencapsulated in a porous carbon in a cobweb-like carbon scaffold composed of CNFs and G nanosheetsproduced using the coaxial electrospraying method. The binder-free Si-CNF-G electrode delivered an initial reversible specific capacity of 957 mAh·g-1 with a retention of 74.4% after 100 cycles at 0. 2 A·g-1,and a rate capability of 539 mAh·g-1 at 2 A·g-1,which was much better than that of a Si electrode. This can be attributed to the fact that the porous carbon matrix was able to buffer the large volume expansion and contraction of Si during charging and discharging, and that the interconnected carbon scaffold not only created efficient pathways for electron conduction and ion transfer, but also improved the structural stability of the whole electrode.

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期刊信息
  • 《新型炭材料》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院山西煤炭化学研究所
  • 主编:成会明
  • 地址:太原市桃园南路11号中科山西煤化所
  • 邮编:030001
  • 邮箱:tcl@sxicc.ac.cn
  • 电话:0351-2025254
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-8827
  • 国内统一刊号:ISSN:14-1116/TQ
  • 邮发代号:22-164
  • 获奖情况:
  • 1999年、2000、2001年连续三年评为山西省一级期刊,荣获中科院2000年优秀期刊三等奖,入选2001年度科技部组织的“中国期刊方阵”,中国期刊方阵“双效”期刊,2004年获第三届中国百科杰出学术期刊奖,2005年获第三届国家期刊提名奖,2006年获第二届北方十佳期刊奖,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),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:5764