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Yolk-shell Si/C composites with multiple Si nanoparticles encapsulated into double carbon shells as lithium-ion battery anodes

阳极 材料科学 纳米颗粒 锂(药物) 复合数 碳纤维 电池(电) 锂离子电池 纳米技术 储能 蚀刻(微加工) 化学工程 复合材料 电极 图层(电子) 化学 物理化学 内分泌学 功率(物理) 工程类 物理 医学 量子力学
作者
Le Hu,Bin Luo,Chenghao Wu,Pengfei Hu,Luyao Wang,Haijiao Zhang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:32: 124-130 被引量:95
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2018.07.008
摘要

The conceptual design of yolk-shell structured Si/C composites is considered to be an effective way to improve the recyclability and conductivity of Si-based anode materials. Herein, a new type of yolk-shell structured Si/C composite (denoted as TSC-PDA-B) has been intelligently designed by rational engineering and precise control. In the novel structure, the multiple Si nanoparticles with small size are successfully encapsulated into the porous carbon shells with double layers benefiting from the strong etching effect of HF. The TSC-PDA-B product prepared is evaluated as anode materials for lithium-ion batteries (LIBs). The TSC-PDA-B product exhibits an excellent lithium storage performance with a high initial capacity of 2108 mAh g−1 at a current density of 100 mA g−1 and superior cycling performance of 1113 mAh g−1 over 200 cycles. The enhancement of lithium storage performance may be attributed to the construction of hybrid structure including small Si nanoparticles, high surface area, and double carbon shells, which can not only increase electrical conductivity and intimate electrical contact with Si nanoparticles, but also provide built-in buffer voids for Si nanoparticles to expand freely without damaging the carbon layer. The present findings can provide some scientific insights into the design and the application of advanced Si-based anode materials in energy storage fields.
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