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论论资讯 ｜ 2024-04-25 ｜
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Advanced Materials
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Stabilizing the Bulk-phase and Solid Electrolyte Interphase of Silicon Microparticle Anode by Constructing Gradient-Hierarchically Ordered Conductive Networks
Ma Liang; Fang Youyou; Yang Ni; Li Ning; Chen Lai; Cao Duanyun; Lu Yun; Huang Qing; Song Tinglu; Su Yuefeng; Wu Feng
Published：2024-04-24
DOI：10.1002/adma.202404360
研究背景
当谈到高能量密度锂离子电池时，硅微粒（μSi）阳极的循环性能一直是一个挑战。内部应力导致的体相和固体电解质界面的稳定性不佳，阻碍了其商业应用。这一问题一直困扰着研究者们，因此需要一种创新的解决方案。
研究内容
这项研究在《Advanced materials》杂志上发表，题为《通过构建梯度分级有序导电网络稳定硅微粒阳极的体相和固体电解质界面》。研究采用了一种名为梯度分级有序导电（GHOC）网络结构，旨在增强硅微粒的体相和固体电解质界面的稳定性。研究发现，通过GHOC网络结构，利用二维过渡金属碳化物（Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub>x</sub>）作为导电“砖块”，在硅微粒上建立高导电性内层，而由一维Tempo氧化纤维素纳米纤维（TCNF）和聚丙烯酸（PAA）大分子构成的多孔外层，则类似于结构“钢筋”和“混凝土”，通过共价键和氢键等多种键合机制有效地保持了紧密相连的导电框架。此外，Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>T<sub>x</sub>还促进了富含LiF的固体电解质界面的形成。因此，μSi-MTCNF-PAA阳极在1.0 C下经过500次循环后仍具有高达1413.7 mAh g<sup>-1</sup>的放电容量。此外，将LiNi<sub>0.8</sub>Mn<sub>0.1</sub>Co<sub>0.1</sub>O<sub>2</sub>与μSi-MTCNF-PAA组合成的全电池，在50次循环后仍保持92.0%的容量保留率。这种GHOC网络结构为稳定高体积应变的阳极材料的体相和界面结构提供了一条有效途径。
研究意义
这项研究的创新之处在于提出了GHOC网络结构，通过优化导电网络来解决硅微粒阳极的稳定性问题。研究结果表明，这种结构在提高循环性能和容量保留率方面表现出色，为未来设计更稳定的高性能锂离子电池提供了新思路。
希望这篇简明易懂的资讯文章能够帮助你更好地了解这一研究成果！
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