Robust ultrafine-graphite-sheet/Si@carbon microsphere with double protective layers as high-performance lithium-ion battery anode

材料科学 石墨 阳极 锂(药物) 碳纤维 电化学 电极 复合材料 复合数 化学工程 纳米技术 医学 工程类 内分泌学 物理化学 化学
作者
Hedong Chen,Wenxia Hu,Dao Wang,Min Dong,Yecheng Qiu,Lin Liu,Haiqing Qin,Shaofeng Wang,Prayoon Songsiriritthigul,Fuming Chen,Xianhua Hou
出处
期刊:Surfaces and Interfaces [Elsevier]
卷期号:40: 102958-102958 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.surfin.2023.102958
摘要

The anchored Si on the graphite as anode has attracted enormous attention as a promising alternative to graphite in the high-performance lithium-ion batteries (LIBs). However, the limited Si load, huge volume expansion and structural instability seriously restrict the performance of LIBs. In this work, the robust Si-based microspheres with double protective layers of ultrafine graphite sheet (UGS) and carbon layer are fabricated in a large scale and low-cost. The Si loads up to 44.7 wt% in the abundant 3D interconnected nano-porous channels. Both of UGS and UGS/nano-Si display excellent fast discharge/charge properties, compared with bulk flake graphite (FG) and FG/nano-Si. UGS/nano-Si@C exhibits an excellent electrochemical behavior. The initial capacity is up high to 1431.1 mAh g−1 at 0.1 A g−1 and the capacity retention can be maintained at 82.5% after 300 cycles. The excellent electrochemical properties are mainly ascribed to the robust composite structure and 3D interconnected nano-porous channels, which are beneficial for the fast electron/lithium-ion transfer and the reduced volume change. The ultrafine graphite sheet also shortens the lithium-ion diffusion path. The feasible strategy of the enhancement of Si load, the improvement of electronic conductivity and structural stability of Si-C composites will be significant for the next-generation electrode fabrication of high-capacity LIBs.

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