Functionally Gradient Silicon/Graphite Composite Electrodes Enabling Stable Cycling and High Capacity for Lithium-Ion Batteries

材料科学 电极 锂(药物) 自行车 复合数 石墨 离子 电化学 复合材料 化学工程 锂离子电池的纳米结构 纳米技术 光电子学 有机化学 物理化学 内分泌学 考古 化学 工程类 历史 医学
作者
Wen Zhang,Siwei Gui,Wanming Li,Shuibin Tu,Guocheng Li,Yun Zhang,Yongming Sun,Jingying Xie,Huamin Zhou,Hui Yang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (46): 51954-51964 被引量:29
标识
DOI:10.1021/acsami.2c15355
摘要

Silicon (Si) is regarded as one of the most promising anode materials for high-energy-density lithium (Li)-ion batteries (LIBs). However, Li insertion/extraction induced large volume change, which can lead to the fracture of the Si material itself and the delamination/pulverization of electrodes, is the major challenge for the practical application of Si-based anodes. Herein, a facile and scalable multilayer coating approach was proposed for the large-scale fabrication of functionally gradient Si/graphite (Si/Gr) composite electrodes to simultaneously mitigate the volume change-caused structural degradation and realize high capacity by regulating the spatial distributions of Si and Gr particles in the electrodes. Both our experimental characterizations and chemomechanical simulations indicated that, with a parabolic gradient (PG) distribution of Si through the thickness direction that the two Si-poor surface layers guarantee the major mechanical support and the middle Si-rich layer ensures the high capacity, the as-prepared PG-Si/Gr electrode can not only effectively improve the stability of the electrode structure but also efficiently enable high capacity and stable electrochemical reactions. Consequently, the PG-Si/Gr electrode with a mass loading of 3.15 mg cm –2 exhibited a reversible capacity of 579.2 mAh g –1 (1.82 mAh cm –2 ) after 200 cycles at 0.2C. Even with a mass loading of 8.45 mg cm –2, the PG-Si/Gr anodes still delivered a high reversible capacity of 4.04 mAh cm –2 after 100 cycles and maintained excellent cycling stability. Moreover, when paired with a commercial LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 (NCM532) cathode (9.56 mg cm –2 ), the PG-Si/Gr||NCM532 full cell revealed an initial reversible areal capacity of 1.64 mAh cm –2 and sustained a stable areal capacity of 0.94 mAh cm –2 at 0.2C after 100 cycles.
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
小饿完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
董晴完成签到,获得积分10
1秒前
123完成签到,获得积分10
1秒前
11111发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
李健应助杨莹采纳,获得10
2秒前
nissa发布了新的文献求助10
2秒前
大方雪卉完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
lan完成签到,获得积分10
3秒前
15rtt完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
仁和完成签到 ,获得积分10
4秒前
帅气的曼雁完成签到 ,获得积分10
5秒前
cdercder应助HH采纳,获得10
5秒前
lindollar完成签到,获得积分10
5秒前
张金金发布了新的文献求助30
5秒前
不吃了完成签到,获得积分10
7秒前
研友_OWE完成签到,获得积分10
7秒前
细心怀蕊发布了新的文献求助50
7秒前
tdd完成签到,获得积分20
7秒前
momo发布了新的文献求助10
8秒前
汉堡包应助无情若风采纳,获得10
8秒前
凌凌凌完成签到,获得积分10
8秒前
SUNYAOSUNYAO发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
BroaI发布了新的文献求助10
8秒前
apex完成签到,获得积分10
8秒前
顾矜应助风趣的灵松采纳,获得10
8秒前
8秒前
谢书南完成签到,获得积分10
9秒前
我是老大应助酷炫的涑采纳,获得10
9秒前
Serein完成签到,获得积分10
9秒前
许子峻发布了新的文献求助10
9秒前
芒果完成签到,获得积分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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 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 7739148
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9288059
关于积分的说明 20186720
捐赠科研通 7317222
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3306031
关于科研通互助平台的介绍 2458554
邀请新用户注册赠送积分活动 2315987