Largely Improved Battery Performance Using a Microsized Silicon Skeleton Caged by Polypyrrole as Anode

阳极 材料科学 电池(电) 聚吡咯 纳米技术 复合材料 骨架(计算机编程) 化学工程 电极 光电子学 聚合物 计算机科学 工程类 化学 程序设计语言 功率(物理) 物理化学 物理 量子力学 聚合
作者
Yingying Lv,Mingwei Shang,Xi Chen,Parisa Shabani Nezhad,Junjie Niu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:13 (10): 12032-12041 被引量:76
标识
DOI:10.1021/acsnano.9b06301
摘要

Various architectures with nanostructured silicon have demonstrated promising battery performance while posing a challenge in industrial production. The current ratio of silicon in graphite as anode is less than 5 wt %, which greatly limits the battery energy density. In this article, we report a scalable synthesis of a large silicon cage composite (micrometers) that is composed of a silicon skeleton and an ultrathin (<5 nm) mesoporous polypyrrole (PPy) skin via a facile wet-chemical method. The industry available, microsized AlSi alloy was used as precursor. The hollow skeleton configuration provides sufficient space to accommodate the drastic volume expansion/shrinkage upon charging/discharging, while the conductive polymer serves as a protective layer and fast channel for Li+/e- transport. The battery with the microsilicon (μ-Si) cage as anode displays an excellent capacity retention upon long cycling at high charge/discharge rates and high material loadings. At 0.2 C, a specific capacity of ∼1660 mAh/g with a Coulombic efficiency (CE) of ∼99.8% and 99.4% was achieved after 500 cycles at 3 mg/cm2 loading and 400 cycles at 4.4 mg/cm2 loading, respectively. At 1.0 C, a capacity as high as 1149 mAh/g was retained after 500 cycles with such high silicon loading. The areal capacity of as high as 6.4 mAh/cm2 with 4.4 mg/cm2 loading was obtained, which ensures a high battery energy density in powering large devices such as electric vehicles.
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
niu发布了新的文献求助10
1秒前
共享精神应助小资采纳,获得10
1秒前
青禾纪时完成签到,获得积分10
1秒前
隐形薯片发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
今后应助青禾纪时采纳,获得10
3秒前
郑鹏飞发布了新的文献求助10
4秒前
zz发布了新的文献求助10
5秒前
沉静的诗云完成签到,获得积分10
5秒前
小6s完成签到,获得积分10
5秒前
真实的小刺猬完成签到,获得积分10
5秒前
艾吉完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
9秒前
pluto应助pmc采纳,获得40
9秒前
大鸭梨完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
断棍豪斯完成签到,获得积分10
12秒前
沈华炜完成签到,获得积分10
12秒前
14秒前
高大草莓完成签到,获得积分10
14秒前
SIDEsss完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
万鑫海发布了新的文献求助10
17秒前
慕青应助友好的东蒽采纳,获得10
17秒前
香蕉觅云应助听话的衬衫采纳,获得10
18秒前
NexusExplorer应助Steve采纳,获得10
18秒前
青禾纪时发布了新的文献求助10
19秒前
XBJ发布了新的文献求助10
19秒前
21秒前
21秒前
22秒前
22秒前
皮夏寒发布了新的文献求助10
23秒前
小元完成签到,获得积分10
24秒前
艾吉发布了新的文献求助10
24秒前
胡哲发布了新的文献求助10
25秒前
27秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(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
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Blackwell's five-minute veterinary consult clinical companion: small animal gastrointestinal diseases 500
Data book on fatigue strength of metallic materials 500
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 7563884
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9144322
关于积分的说明 19552391
捐赠科研通 7151278
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3262390
关于科研通互助平台的介绍 2428651
邀请新用户注册赠送积分活动 2252109