Multiscale Carbon‐Integrated Silicon Anode for Stable Cycling Under Practical Lithium‐Ion Battery Conditions

材料科学 阳极 复合数 硅 碳纤维 石墨 电池(电) 电极 纳米技术 碳化硅 可扩展性 功率密度 能量密度 复合材料 体积热力学 工艺工程 光电子学
作者
Young‐Ro Lee,Seong Chul Hong,Kyoungoh Kim,Jooha Park,Jihyeon Kim,Byungwook Kang,Youngsu Kim,Chaelin Lee,Soogyeong Son,B.H. Cho,Junhyung Kim,Sang‐Gil Woo,Gwan‐Hyoung Lee,Kisuk Kang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:16 (39) 被引量:12
标识
DOI:10.1002/aenm.202504250
摘要

Abstract Silicon‐based anodes offer exceptional energy density but are limited by severe volume changes and poor electrical conductivity, hindering their commercial integration. Herein, a silicon/carbon composite is designed for seamless incorporation into conventional graphite anodes, addressing the industry's focus on boosting practical energy density. This composite is obtained by simple, scalable vibratory milling of industrial waste silicon with functionally distinct carbon materials, meeting stringent requirements for both performance and cost. This multiscale carbon structuring mitigates silicon delamination, ensures continuous electronic pathways during volume fluctuations, and stabilizes the electrode–electrolyte interface. Detailed post‐mortem analyses confirm that this hierarchical carbon network effectively suppresses silicon extrusion—accompanied by significant morphological changes—a common failure mode. When implemented as a ≈17.5 wt.% additive into graphite electrodes, the composite achieves an industrially relevant target capacity of 500 mAh g −1 . It delivers outstanding performance under commercial‐level metrics, including a high areal capacity of 3 mAh cm −2 , electrode density of 1.6 g cm −3 , and active material ratio of 96.9 wt.%. In full‐cell configurations paired with a LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 (NCM622) cathode, the system retains ≈78% capacity after 500 cycles, demonstrating its viability for real‐world applications. These results highlight the critical role of hierarchical carbon design for next‐generation lithium‐ion batteries.
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
及时行乐完成签到,获得积分10
刚刚
大大怪完成签到,获得积分10
刚刚
大白完成签到,获得积分10
刚刚
吗喽完成签到,获得积分10
1秒前
砂糖33完成签到,获得积分20
1秒前
光亮的哲瀚完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
chen发布了新的文献求助50
2秒前
领导范儿的应助被光亮的念珍采纳,获得10
2秒前
Flicker完成签到 ,获得积分10
3秒前
核桃发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
忧伤的乌完成签到 ,获得积分10
3秒前
nk发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
COCO完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
星星不说话完成签到,获得积分10
6秒前
jouholly完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
8秒前
123完成签到 ,获得积分10
9秒前
打野速度发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
FischerNee发布了新的文献求助10
10秒前
COCO发布了新的文献求助10
10秒前
moumou完成签到,获得积分10
10秒前
LAN发布了新的文献求助10
11秒前
gaojiani发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
liu完成签到,获得积分10
12秒前
蔗不对吧完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
科研通AI6.4的应助被勤能补拙采纳,获得10
13秒前
13秒前
洋洋完成签到 ,获得积分10
13秒前
14秒前
惊霜完成签到,获得积分10
14秒前
kt79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
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Mathematical models in hydrology 500
Butadiene hydroxytelechelic oligomers PBHT 500
Ecotourism 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8078421
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9495719
关于积分的说明 21389389
捐赠科研通 7646740
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3400682
关于科研通互助平台的介绍 2530111
邀请新用户注册赠送积分活动 2439427