Dealloying of modified Al-Si alloy to prepare porous silicon as Lithium-ion battery anode material

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作者
Rongfu Xu,Yueya Shi,Wenhao Wang,Yong Xu,Zhigang Wang
出处
期刊:International Journal of Green Energy [Taylor & Francis]
卷期号:19 (15): 1658-1664 被引量:4
标识
DOI:10.1080/15435075.2021.2023545
摘要

Silicon plays an important role in the development of high-energy Lithium-ion batteries. However, the high volume expansion rate (>300%) makes it a commercially unfeasible independent Lithium-ion battery anode material. In this work, we adopt P and Sr complex modification and increase the cooling rate to refine the microstructure of Casting Al-20Si alloy, then acid etching Al-20Si alloy ingot to prepare porous silicon. The as-prepared silicon has a three-dimensional dendritic porous structure based on the SEM morphology characterization. The porous silicon electrode was prepared with Si powder: acetylene black: binder in a ratio of 2:1:1. The electrolyte solution was 1 M LiPF6/EC:EMC: DMC = 1:1:1 (V/V) with or without 5% FEC. In the electrolyte solution without 5% FEC, the first charge and discharge capacities of the porous silicon electrode are 2924.8 mAh/g and 1910.1 mAh/g, and the coulombic efficiency is about 65.31%. In the electrolyte solution with additive 5% FEC, the first charge and discharge capacities are 3444.6 mAh/g and 2469.5 mAh/g, respectively. Its first cycle coulombic efficiency is 72.19%. After adding 5% FEC into the electrolyte, the main component of SEI film is the decomposition product of FEC, which can effectively inhibit the decomposition of electrolyte solvent at a low potential and improve the specific capacity of the battery.
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