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Si/SiO2@Graphene Superstructures for High‐Performance Lithium‐Ion Batteries

材料科学 石墨烯 上部结构 锂(药物) 阳极 介孔材料 电极 纳米技术 电解质 无定形固体 阴极 化学工程 光电子学 催化作用 结晶学 医学 生物化学 海洋学 地质学 工程类 内分泌学 物理化学 化学
作者
Yiru Ma,Huiqi Qu,Wenna Wang,Yueqin Yu,Xinghao Zhang,Bin Li,Lei Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (8) 被引量:60
标识
DOI:10.1002/adfm.202211648
摘要

Abstract The superstructure composed of various functional building units is promising nanostructure for lithium‐ion batteries (LIBs) anodes with extreme volume change and structure instability, such as silicon‐based materials. Here, a top‐down route to fabricate Si/SiO 2 @graphene superstructure is demonstrated through reducing silicalite‐1 with magnesium reduction and depositing carbon layers. The successful formation of superstructure lies on the strong 3D network formed by the bridged‐SiO 2 matrix coated around silicon nanoparticles. Furthermore, the mesoporous Si/SiO 2 with amorphous bridged SiO 2 facilitates the deposition of graphene layers, resulting in excellent structural stability and high ion/electron transport rate. The optimized Si/SiO 2 @graphene superstructure anode delivers an outstanding cycling life for ≈1180 mAh g −1 at 2 A g −1 over 500 cycles, excellent rate capability for ≈908 mAh g −1 at 12 A g −1 , great areal capacity for ≈7 mAh cm −2 at 0.5 mA cm −2 , and extraordinary mechanical stability. A full cell test using LiFePO 4 as the cathode manifests a high capacity of 134 mAh g −1 after 290 loops. More notably, a series of technologies disclose that the Si/SiO 2 @graphene superstructure electrode can effectively maintain the film between electrode and electrolyte in LIBs. This design of Si/SiO 2 @graphene superstructure elucidates a promising potential for commercial application in high‐performance LIBs.
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