Scalable 2D Mesoporous Silicon Nanosheets for High‐Performance Lithium‐Ion Battery Anode

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作者
Song Chen,Zhuo Chen,Xingyan Xu,Chuanbao Cao,Min Xia,Yunjun Luo
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:14 (12): e1703361-e1703361 被引量:189
标识
DOI:10.1002/smll.201703361
摘要

Constructing unique mesoporous 2D Si nanostructures to shorten the lithium-ion diffusion pathway, facilitate interfacial charge transfer, and enlarge the electrode-electrolyte interface offers exciting opportunities in future high-performance lithium-ion batteries. However, simultaneous realization of 2D and mesoporous structures for Si material is quite difficult due to its non-van der Waals structure. Here, the coexistence of both mesoporous and 2D ultrathin nanosheets in the Si anodes and considerably high surface area (381.6 m2 g-1 ) are successfully achieved by a scalable and cost-efficient method. After being encapsulated with the homogeneous carbon layer, the Si/C nanocomposite anodes achieve outstanding reversible capacity, high cycle stability, and excellent rate capability. In particular, the reversible capacity reaches 1072.2 mA h g-1 at 4 A g-1 even after 500 cycles. The obvious enhancements can be attributed to the synergistic effect between the unique 2D mesoporous nanostructure and carbon capsulation. Furthermore, full-cell evaluations indicate that the unique Si/C nanostructures have a great potential in the next-generation lithium-ion battery. These findings not only greatly improve the electrochemical performances of Si anode, but also shine some light on designing the unique nanomaterials for various energy devices.
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