A Natural Transporter of Silicon and Carbon: Conversion of Rice Husks to Silicon Carbide or Carbon‐Silicon Hybrid for Lithium‐Ion Battery Anodes via a Molten Salt Electrolysis Approach

阳极 碳纤维 碳化硅 材料科学 电解 锂(药物) 熔盐 电积 化学工程 冶金 化学 电极 电解质 复合材料 复合数 物理化学 内分泌学 工程类 医学
作者
Zhuqing Zhao,Hongwei Xie,Jiakang Qu,Haijia Zhao,Qiang Ma,Pengfei Xing,Qiushi Song,Dihua Wang,Huayi Yin
出处
期刊:Batteries & supercaps [Wiley]
卷期号:2 (12): 1007-1015 被引量:30
标识
DOI:10.1002/batt.201900091
摘要

Abstract The use of environment‐benign and earth‐abundant silicon (Si) and carbon (C) is the quest to meet the ever‐increasing Li‐ion battery (LIB) market. Unlike the traditional way of either extracting C or Si, here, we report a molten salt electrolysis approach to controllably extract both C and Si (e. g., C−SiC or C−Si composites) from rice husks (RHs). The RHs are the natural transporter that captures carbon dioxide (CO 2 ) from the air and silicic acid (H 4 SiO 4 ) from the soil, thus supplying abundant, sustainable, and hierarchically porous C−SiO 2 composite feedstocks. In molten CaCl 2 , carbonized RHs (C−RHs) can be electrochemically reduced to the C−SiC composite that delivers a gravimetrical capacity of over 1000 mA h g −1 at 1000 mA g −1 after 400 cycles. In molten NaCl−KCl−MgCl 2 , the C−RHs can be electrochemically reduced to C−Si composite that delivers a gravimetrical capacity of 926 mA h g −1 at 500 mA g −1 after 100 cycles. The electrolytic products can be altered by the component of molten salt as well as by adjusting the applied cell voltage. Overall, we employ the photosynthesis of plants to harvest Si and C from nature and, subsequently, the molten salt electrolysis approach to preparing C−SiC and C−Si composites for low‐cost and sustainable LIB anodes.
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