Monolithic Layered Silicon Composed of a Crystalline–Amorphous Network for Sustainable Lithium-Ion Battery Anodes

材料科学 阳极 硅 锂(药物) 电池(电) 纳米技术 无定形固体 锂离子电池 离子 化学工程 光电子学 电极 功率(物理) 结晶学 医学 化学 物理 物理化学 量子力学 工程类 内分泌学
作者
Ying Zhang,Wei Tang,Hongpeng Gao,M. Li,Hao Wan,Xiaodong Kong,Xiaohe Liu,Gen Chen,Zheng Chen
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (24): 15671-15680 被引量:41
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c01814
摘要

While nanostructural engineering holds promise for improving the stability of high-capacity silicon (Si) anodes in lithium-ion batteries (LIBs), challenges like complex synthesis and the high cost of nano-Si impede its commercial application. In this study, we present a local reduction technique to synthesize micron-scale monolithic layered Si (10–20 μm) with a high tap density of 0.9–1.0 g cm–3 from cost-effective montmorillonite, a natural layered silicate mineral. The created mesoporous structure within each layer, combined with the void spaces between interlayers, effectively mitigates both lateral and vertical expansion throughout repeated lithiation/delithiation cycles. Furthermore, the remaining SiO2 network fortifies the layered structure, preventing it from collapsing during cycling. Half-cell tests reveal a capacity retention of 92% with a reversible capacity of 1130 mAh g–1 over 500 cycles. Moreover, the pouch cell integrated with this Si anode (with a mass loading of 3.0 mg cm–2) and a commercial NCM811 cathode delivers a high energy density of 655 Wh kg–1 (based on the total mass of the cathode and anode) and maintains 82% capacity after 200 cycles. This work demonstrates a cost-efficient and scalable strategy to manufacture high-performance micron Si anodes for the ever-growing demand for high-energy LIBs.
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
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
小二郎的应助被sin采纳,获得10
1秒前
1秒前
科研通AI6.4的应助被AI采纳,获得10
1秒前
老实花生发布了新的文献求助10
1秒前
锦锦不吃菜关注了科研通微信公众号
1秒前
dracovu完成签到,获得积分10
2秒前
preference关注了科研通微信公众号
3秒前
FashionBoy的应助被hhan采纳,获得10
3秒前
英俊的铭的应助被微笑小伙采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
实验室的应助被少年采纳,获得30
6秒前
xixi完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
禅花游鱼完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
小万完成签到 ,获得积分10
8秒前
无骨鸡爪不长胖完成签到,获得积分10
8秒前
aaa的应助被金牌小魚仔采纳,获得200
8秒前
渡人舟的应助被畅chang采纳,获得10
10秒前
11秒前
852的应助被111采纳,获得10
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
我要积分发布了新的文献求助10
13秒前
研友_VZG7GZ的应助被坦率道之采纳,获得10
14秒前
科研通AI6.4的应助被AI采纳,获得10
14秒前
清脆的尔蝶完成签到,获得积分10
14秒前
16秒前
16秒前
16秒前
香蕉觅云的应助被干净的琦采纳,获得10
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
日本語と中国語及びチベット・ビルマ語の語源関連性に関する分析 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
Practical Nonconvex Nonsmooth Optimization 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7975640
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9439757
关于积分的说明 21064487
捐赠科研通 7552060
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3374329
关于科研通互助平台的介绍 2509061
邀请新用户注册赠送积分活动 2407381