Si@nitrogen-doped porous carbon derived from covalent organic framework for enhanced Li-storage

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作者
Kaixiang Chen,Jinyong Xiong,Hao Yu,Li Wang,Yonghai Song
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:634: 176-184 被引量:29
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2022.12.058
摘要

Due to ultra-high theoretical capacity (4200 mAh g-1), silicon (Si) is an excellent candidate for the anode of lithium-ion batteries (LIBs). However, the application of Si is severely limited by its volume expansion of approximately 300% during the charge/discharge process. Herein, nitrogen-doped porous carbon (NC) capped nano-Si particles (Si@NC) composites with a core-shell structure were obtained by calcination of covalent organic frameworks (COFs) encapsulated nano-Si. COFs is a crystalline material with well-ordered structures, adjustable and ordered pores and abundant N atoms. After carbonization, the well-ordered pores and frameworks were kept well. Compared with other Si@NC composites, the well-ordered NC framework shell derived from COFs possesses high elasticity and well-ordered pores, which provides space for the volume expansion of nano-Si, and a channel to transfer Li+. The core-shell Si@NC composite exhibited good performances when applied as the anode of LIBs. At a current density of 100 mA g-1, it exhibited a discharge-specific capacity of 1534.8 mAh g-1 after 100 cycles with a first-coulomb efficiency of 69.7%. The combination of COFs with nano-Si is a better strategy for the preparation of anode materials of LIBs.
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