Si nanoparticle clusters in hollow carbon capsules (SNC@C) as lithium battery anodes: toward high initial coulombic efficiency

材料科学 化学工程 纳米颗粒 法拉第效率 阳极 碳纤维 电解质 碳化 纳米技术 复合材料 化学 电极 扫描电子显微镜 复合数 工程类 物理化学
作者
Tae Jin Kim,Jeong Hoon Yoon,Gi‐Ra Yi,Pil J. Yoo
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:11 (28): 13650-13658 被引量:27
标识
DOI:10.1039/c9nr04074a
摘要

Large volumetric expansion and structural pulverization have been major problems in Si-based anode materials for Li-ion batteries. To overcome this limitation, yolk-shell structured Si-carbon structures have been proposed to allow for the reversible structural breathing of Si nanoparticles confined inside the carbon shell. However, initial coulombic efficiency (ICE) of the yolk-shell structured anodes is highly decreased mainly due to their extremely high specific surface area (SSA) and the resulting excessive formation of solid electrolyte interphase (SEI) over the carbon shell. Here, instead of using a single Si nanoparticle-containing yolk-shell structure, we propose a novel structure comprising hollow carbon capsules internally encapsulating Si nanoparticle clusters (SNC@Cs). To implement this structural design, Si nanoparticle clusters are encompassed by a polystyrene matrix (SNC@PS) by emulsion polymerization, followed by coating with a polydopamine (PDA) layer (SNC@PS@PDA). Then, after annealing them for carbonization, SNC@Cs are finally prepared, which can decrease the SSA by a factor of one-third compared to the conventional yolk-shell structures. These SNC@C particles have shown remarkably high ICE values of up to 81%. Moreover, the cycling stability could be improved up to 100 cycles because the properly confined Si cluster inside the stable carbon capsule mitigates structural pulverization during repeated lithiation-delithiation processes of Si nanoparticles.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
惠惠不会完成签到,获得积分10
2秒前
英俊的铭应助大大怪采纳,获得10
2秒前
3秒前
mxm12138发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
qiao完成签到 ,获得积分10
5秒前
叶心发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
小白白完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
10秒前
11秒前
汉堡包应助无情平松采纳,获得10
12秒前
FashionBoy应助mxm12138采纳,获得30
12秒前
去为我我完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
鬲木发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
siren完成签到,获得积分10
16秒前
本是个江湖散人完成签到,获得积分10
19秒前
思源应助鬲木采纳,获得10
19秒前
无情平松完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
脑洞疼应助草上飞采纳,获得10
20秒前
小鸣完成签到 ,获得积分10
21秒前
陈苗发布了新的文献求助10
21秒前
cx完成签到 ,获得积分10
22秒前
xinxinbaby发布了新的文献求助10
23秒前
dandna完成签到 ,获得积分10
24秒前
去为我我发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
明明发布了新的文献求助10
24秒前
27秒前
27秒前
奥特超曼应助十七采纳,获得10
28秒前
28秒前
29秒前
活力鸡完成签到,获得积分10
29秒前
NexusExplorer应助yang采纳,获得10
30秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 500
‘Unruly’ Children: Historical Fieldnotes and Learning Morality in a Taiwan Village (New Departures in Anthropology) 400
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 350
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3989660
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3531826
关于积分的说明 11255082
捐赠科研通 3270447
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1804981
邀请新用户注册赠送积分活动 882136
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 809176