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

材料科学 阳极 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
刚刚
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
大个应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
ding应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
情怀应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
DKJ应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
violetyun应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
NexusExplorer应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
七月流火应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
研友_8K2x2Z完成签到,获得积分10
2秒前
小二郎应助A001采纳,获得10
2秒前
2秒前
Alicia发布了新的文献求助50
3秒前
邦邦完成签到,获得积分10
3秒前
LL发布了新的文献求助10
3秒前
张振国发布了新的文献求助10
3秒前
细心语琴应助YY采纳,获得50
4秒前
4秒前
zzz完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
8秒前
dery发布了新的文献求助10
8秒前
乐乐应助陶招采纳,获得10
10秒前
Copyright应助123采纳,获得10
10秒前
CoverSX完成签到,获得积分10
10秒前
dawdwada完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
yang发布了新的文献求助30
12秒前
12秒前
12秒前
嵩嵩完成签到,获得积分20
13秒前
samvega完成签到,获得积分10
13秒前
高分求助中
Cronologia da história de Macau 5000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 500
用于植入式医疗器械的馈通设计与实现 400
Animalia: Animal and Human Interaction in the Early Medieval English World (Exeter Studies in Medieval Europe) 400
Synfacts Issue 07 · Volume 22 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7138329
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8786826
关于积分的说明 18575391
捐赠科研通 6725808
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3154714
关于科研通互助平台的介绍 2281538
邀请新用户注册赠送积分活动 2129178