Improving Lithium‐Ion Diffusion Kinetics in Nano‐Si@C Anode Materials with Hierarchical MoS2 Decoration for High‐Performance Lithium‐Ion Batteries

阳极 材料科学 锂(药物) 二硫化钼 动力学 碳纤维 化学工程 纳米技术 扩散 电极 化学 复合材料 冶金 物理化学 热力学 医学 物理 量子力学 工程类 内分泌学 复合数
作者
Xiongbiao Ye,Chuanhai Gan,Liuqing Huang,Yiwei Qiu,Ying Xu,Liuying Huang,Xuetao Luo
出处
期刊:ChemElectroChem [Wiley]
卷期号:8 (7): 1270-1279 被引量:12
标识
DOI:10.1002/celc.202001626
摘要

Abstract A carbon layer on a silicon anode not only acts as a structural buffer to alleviate the tremendous volume expansion of silicon, but also enhances electrical conductivity. However, the carbon layer cannot improve the diffusion kinetics of Li + . Molybdenum disulfide (MoS 2 ) nanosheets are introduced on the outermost layer of yolk‐shell silicon@carbon to design urchin‐like hierarchical anode materials, which is of great benefit in structural stability. By contrast with the yolk‐shell silicon@carbon structure, the diffusion coefficient of Li + is improved, with 3.27 times greater performance during the delithiation processes and 2.04 times greater during the lithiation process with urchin‐like hierarchical structure, showing robust diffusion kinetics. Moreover, the MoS 2 nanosheets are able to enhance the delithiation reversibility of Li 15 Si 4 alloy formed during lithiation process. Because the MoS 2 nanosheets promote the structural stability, delithiation reversibility, and diffusion kinetics of Li + during lithiation/delithiation processes, the prepared hierarchical Si@C@MoS 2 composites exhibit a high reversible specific capacity of 1025 mAh g −1 with a capacity retention of approximately 81 % after 400 cycles at a current density of 1000 mAh g −1 , and the reversible specific capacity can reach 819 mAh g −1 even under a high rate of 5000 mA g −1 .
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