Silicon Deposition on Three‐Dimensional Graphene Powder in an Aqueous Environment for Fast‐Charging and Ultra‐Long Cycle Life Anode in Lithium‐Ion Batteries

材料科学 阳极 法拉第效率 锂(药物) 石墨烯 碳纤维 化学工程 纳米技术 纳米晶硅 无定形固体 非晶硅 晶体硅 电极 光电子学 复合材料 化学 复合数 有机化学 物理化学 内分泌学 工程类 医学
作者
Peilun Yu,Zhenwei Li,Jinlong Zhang,Yuchao Cao,Jie Yu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (33): e2505110-e2505110 被引量:9
标识
DOI:10.1002/smll.202505110
摘要

Abstract Porous silicon‐carbon composites formed by depositing silicon on carbon effectively mitigate silicon lithiation induced expansion and hold great potential as next‐generation anodes of lithium‐ion batteries (LIBs). However, limited lithium‐ion diffusion in CVD‐derived crystalline silicon and the amorphous carbon matrix restricts their fast‐charging performance. Here, a safe, scalable approach using hydroxylated three‐dimensional vertical graphene (3D‐VG) is proposed to “capture” silicon from the hydrolysis‐reduction products of 3‐aminopropyltrimethoxysilane, enabling amorphous silicon deposition in aqueous conditions. By tuning pH and temperature, the oxygen in the deposited silicon is removed, obtaining the material of silicon on 3D‐VG (Si/3D‐VG) with the initial Coulombic efficiency to 83.0% and reversible capacity to 1200.7 mAh g⁻ 1 . The 2D‐3D hierarchical structure of 3D‐VG provides efficient lithium‐ion transport pathways and a low‐strain characteristic (with a full‐lithiation expansion rate of only 6.9%), endowing the Si/3D‐VG with excellent high‐rate capability (up to 20.0 C) and long cycling stability (77.9% capacity retention after 3000 cycles at 5.0 C). Additionally, the full cell assembled with LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 exhibits a high gravimetric energy density of 588.3 Wh kg⁻ 1 and a volumetric energy density of 1340.2 Wh L⁻ 1 . This work provides an innovatively cheap, green, and scalable approach for the fabrication of porous silicon‐carbon anodes for commercial LIBs.
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
科目三应助刘嘉乐采纳,获得10
刚刚
1秒前
1秒前
蜜獾完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
洁净灵松完成签到 ,获得积分10
2秒前
豆豆浆发布了新的文献求助10
2秒前
XE14ZM完成签到 ,获得积分10
3秒前
baisefengche完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
123发布了新的文献求助10
4秒前
封25完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
寒冷完成签到,获得积分10
4秒前
lele完成签到,获得积分20
4秒前
郭强完成签到,获得积分10
5秒前
kido完成签到,获得积分10
5秒前
silence完成签到,获得积分20
5秒前
科研通AI6.2应助jiashan采纳,获得10
5秒前
6秒前
zxcv发布了新的文献求助10
6秒前
达拉崩吧完成签到,获得积分10
6秒前
hh完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
8秒前
小蘑菇应助静好安眠采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
aaaa应助谨慎的从灵采纳,获得20
8秒前
9秒前
9秒前
吴建文完成签到,获得积分10
9秒前
111完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
Maestro_S应助读博的小武采纳,获得10
10秒前
10秒前
CipherSage应助铁观音采纳,获得10
10秒前
星辰大海应助lichun410932采纳,获得10
10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
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
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 7741306
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9289874
关于积分的说明 20197726
捐赠科研通 7319534
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3306662
关于科研通互助平台的介绍 2458922
邀请新用户注册赠送积分活动 2316995