Double-shell-structured Si@Al2O3@C nanoparticles as high-performance anode materials for lithium-ion batteries

阳极 材料科学 锂(药物) 纳米颗粒 化学工程 壳体(结构) 锂离子电池的纳米结构 纳米技术 离子 化学 复合材料 电极 物理化学 内分泌学 工程类 有机化学 医学
作者
Yuzhe Zhang,Xue Qin,Yu Liu,Chanrong Lei,Tianyu Wei,Zixiang Guo
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier]
卷期号:923: 166428-166428 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2022.166428
摘要

Silicon is one of the most promising candidates for anode materials of lithium-ion batteries, due to its high theoretical capacity and low working voltage, etc . Nonetheless, silicon has huge volume change during the lithiation/delithiation, resulting in poor cycle performance. Herein, novel double-shell-structured Si@Al 2 O 3 @C nanoparticles are prepared to obtain stable electrochemical performance. The improved performance can be attributed to novel double-shell structure, which greatly improves the conductivity of material, stabilizes solid-electrolyte interface (SEI) film, and releases the expansion stress of silicon. Si@Al 2 O 3 @C nanoparticles deliver a specific capacity of 1316.1 mAh g −1 at 1 A g −1 after 100 cycles, and the average discharge capacity of Si@Al 2 O 3 @C nanoparticles at 4 A g −1 still remains 781.6 mAh g −1 . Additionally, the initial Coulombic efficiency (ICE) of material is as high as 82.9%. This work offers a significant method to further enhance the performance of lithium-ion batteries. • For lithium-ion batteries, double-shell-structured Si@Al 2 O 3 @C anode is reported for the first time. • The double-shell structure can improve conductivity, stabilize SEI film, and release the expansion pressure of silicon. • Si@Al 2 O 3 @C nanoparticles show a high ICE of 82.9% and a reversible capacity of 1316.1 mAh g −1 at 1 A g −1 after 100 cycles. • Simple two-step synthesis.
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