Heterojunction‐Engineered N, S Co‐Doped Carbon‐Coated Silicon Anodes via Supramolecular Self‐Assembly for High‐Performance Lithium‐Ion Batteries

材料科学 法拉第效率 阳极 异质结 化学工程 锂(药物) 电解质 电化学 纳米技术 阴极 锂离子电池 电池(电) 电极 光电子学 物理化学 化学 医学 内分泌学 工程类 功率(物理) 物理 量子力学
作者
Dehua Li,Hao Yang,Yiguo Huang,Zeqi Huang,Hong Gao,Sha Wei,Nan Li,Jianshan Ye,Ying Ma
出处
期刊:Small [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smll.202505424
摘要

Abstract Silicon anodes, despite their high theoretical capacity, face critical challenges such as severe volume expansion (>300%), sluggish reaction kinetics, and unstable solid electrolyte interphase (SEI) formation. Herein, a novel strategy is proposed that synergistically combines supramolecular self‐assembly techniques with heterojunction engineering to fabricate N, S co‐doped carbon‐coated silicon composites (Si/SiO x @C/N, S). The designed heterostructure mitigates mechanical degradation, enhances electronic conductivity, and stabilizes the SEI. In situ X‐ray diffraction (XRD) confirms the highly reversible lithiation/delithiation process, while in situ EIS verifies the formation of a stable SEI. Furthermore, density functional theory (DFT) calculations reveal that the heterojunction between SiO x and N, S co‐doped carbon induces an internal electric field, significantly accelerating Li⁺ diffusion and improving charge transport. Electrochemical evaluation reveals that the optimized MSi@SiO x @C/N, S electrode achieves an initial Coulombic efficiency of 86.1% and maintains a reversible capacity of 1331.7 mAh g⁻¹ after 500 cycles at 1 A g⁻¹, along with excellent rate capability. Moreover, full‐cell tests with a LiFePO₄ cathode exhibit a capacity retention of 82.7% after 500 cycles, demonstrating the composite's robust performance. This research presents a scalable and effective methodology for overcoming the inherent limitations of silicon anodes, offering valuable insights into the development of next‐generation lithium‐ion battery materials.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
科研通AI6应助75986686采纳,获得10
刚刚
ypp完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
开心的代芹完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
Ari_Kun完成签到 ,获得积分10
2秒前
Jason完成签到,获得积分10
3秒前
又又完成签到,获得积分10
3秒前
这不得行完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
张一亦可完成签到,获得积分10
3秒前
老实的思松完成签到 ,获得积分10
4秒前
wp完成签到,获得积分10
5秒前
自觉白开水完成签到,获得积分10
6秒前
幸福的鑫鹏完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
小包应助闫佳美采纳,获得10
6秒前
Young完成签到,获得积分10
7秒前
石页完成签到,获得积分10
7秒前
133发布了新的文献求助10
7秒前
YaoZhang发布了新的文献求助10
7秒前
碧蓝沛儿完成签到,获得积分10
7秒前
愉快的鞯完成签到,获得积分10
7秒前
难过冷亦完成签到,获得积分10
7秒前
一百完成签到,获得积分20
7秒前
kk完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
奶油泡fu完成签到 ,获得积分10
9秒前
whitebird完成签到,获得积分10
9秒前
zhou完成签到,获得积分10
10秒前
银河唯一的秘密完成签到,获得积分10
12秒前
嘻嘻嘻嘻嘻嘻完成签到,获得积分10
12秒前
Wang完成签到,获得积分10
12秒前
xiaoxie完成签到 ,获得积分10
13秒前
炎魔之王拉格纳罗斯完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
村长热爱美丽完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
15秒前
张张张哈哈哈完成签到,获得积分10
15秒前
高分求助中
Quantum reference frames : from quantum information to spacetime 888
Pediatric Injectable Drugs 500
Instant Bonding Epoxy Technology 500
March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure 9th 400
ASHP Injectable Drug Information 2025 Edition 400
DEALKOXYLATION OF β-CYANOPROPIONALDEYHDE DIMETHYL ACETAL 400
Critique du De mundo de Thomas White 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4395072
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3884486
关于积分的说明 12091984
捐赠科研通 3528447
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1936553
邀请新用户注册赠送积分活动 977402
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 875058