A self-driven alloying/dealloying approach to nanostructuring micro-silicon for high-performance lithium-ion battery anodes

材料科学 阳极 锂(药物) 化学工程 法拉第效率 碳纤维 电池(电) 纳米孔 电极 涂层 纳米技术 储能 冶金 复合材料 功率(物理) 量子力学 化学 物理化学 内分泌学 医学 工程类 物理 复合数
作者
Qiang Ma,Zhuqing Zhao,Yan Zhao,Hongwei Xie,Pengfei Xing,Dihua Wang,Huayi Yin
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:34: 768-777 被引量:110
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2020.10.021
摘要

The nanostructuring of low-cost micro-sized silicon (mSi) is paramount to achieve the practical viability of deploying high-capacity Si anodes for lithium-ion batteries (LIBs). Conventional methods for converting mSi to nanoporous Si (nSi) involve low product yield, toxic chemical reagents, high energy consumption, etc. Herein, we report a self-driven alloying/dealloying approach to converting mSi to nSi in molten salts, where mSi alloys with Mg powders to generate Mg 2 Si and, subsequently, the Mg 2 Si dealloys in a Mg 2 Si||Sn primary battery with the production of nSi at the negative electrode and the liquid Mg-Sn alloy at the positive electrode. Finally, the Mg-Sn decomposes to Mg gas and liquid Sn through a vacuum-distillation process. Taking the micro-sized Si kerf waste as an example, the pyrolytic carbon-coated (PCC) nSi delivers a capacity of 1080.2 mAh g −1 at 1 A g −1 after 1000 cycles with a capacity retention rate of 83.7%. Furthermore, a fabricated PCC-nSi-2||LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 (NCM622) full cell demonstrates a high energy density of 466 Wh kg −1 as well as good cycling stability for 200 cycles. The improved Li-storage performance is attributed to the synergetic effects of the nanoporous Si and carbon coating. Overall, the self-driven nanostructuring approach along with the vacuum-distillation process maintains a high utilization of mSi, eliminates the use of toxic reagents, and keeps a closed-loop material circle, and thus offers an efficient and green pathway to valorize various mSi for making enhanced lithium-storage anodes.
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
车宇完成签到,获得积分0
刚刚
紫津发布了新的文献求助10
刚刚
orixero应助jeff采纳,获得10
1秒前
clear完成签到,获得积分10
1秒前
冷静新烟发布了新的文献求助10
1秒前
夏野发布了新的文献求助10
1秒前
CCC完成签到,获得积分10
2秒前
上官若男应助大方仇血采纳,获得10
2秒前
2秒前
yiyi发布了新的文献求助10
3秒前
liqingquan发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
Wu完成签到,获得积分10
5秒前
DcQiu科研小白完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
Cheng发布了新的文献求助10
6秒前
天天快乐应助熏同学采纳,获得10
6秒前
8秒前
张志迪完成签到,获得积分10
9秒前
天天快乐应助还行吧采纳,获得10
10秒前
糖醋麻辣味土豆完成签到 ,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
自信的发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
FashionBoy应助能干哈密瓜采纳,获得10
11秒前
残剑月完成签到,获得积分20
12秒前
12秒前
AKA鱼完成签到 ,获得积分10
13秒前
LYX发布了新的文献求助10
13秒前
LM完成签到,获得积分10
13秒前
pluto应助超帅的达采纳,获得50
14秒前
MOMO完成签到,获得积分10
14秒前
小蘑菇应助ROC采纳,获得10
14秒前
liqingquan完成签到,获得积分10
15秒前
高分求助中
(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
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6424142
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8242281
关于积分的说明 17522500
捐赠科研通 5478400
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2893636
邀请新用户注册赠送积分活动 1869878
关于科研通互助平台的介绍 1707679