Pomegranate–Like Nano‐Confined Silicon Inside Conductive Carbon Black as Anode Materials for Lithium‐Ion Batteries

材料科学 阳极 炭黑 化学气相沉积 化学工程 锂(药物) 纳米复合材料 复合数 碳纤维 电化学 纳米技术 复合材料 电极 化学 冶金 医学 天然橡胶 物理化学 内分泌学 工程类
作者
Z. Yu,Pengliang Gu,Shengbai Zhang,Yanan Xu,Xiaolong Fu,W. Wang,Qing Hu,Hao Li,Zhan Shi,Hong‐Bin Du
出处
期刊:Chemistry: A European Journal [Wiley]
标识
DOI:10.1002/chem.202502213
摘要

Abstract Si materials possess a high theoretical specific capacity when used as anode material in lithium‐ion batteries (LIBs). Si/C composites mitigate volume expansion and enhance conductivity, thus achieving improved electrochemical performance in LIBs. Herein, we report a new strategy for preparing pomegranate‐like Si/C nanocomposites based on low‐cost, readily available conductive carbon black (XC) by using a combination of wet chemical reduction and chemical vapor deposition (CVD) techniques. The preparation first involves a facile wet chemical approach to controlled hydrolysis of SiCl 4 within XC. Subsequently, the obtained SiO 2 /XC precursor is reduced to highly crystalline Si particles within XC (Si/XC) using a novel ionic liquid‐magnesium reduction system, avoiding unwanted byproducts associated with conventional high‐temperature magnesium reduction. Finally, a pomegranate‐like Si/XC composite is coated with an outer carbon layer via CVD, forming a nano‐confined Si/C structure. The composites exhibit excellent reversible capacity and good cycle stability in LIBs. At 1 A g −1 after 400 cycles, the Si/XC@C‐0.5 composite delivered the highest specific capacity of 835 mA h g −1 , exhibiting a capacity retention rate of 121% compared to the first cycle after activation (688 mA h g −1 ). This work provides reproducible and scalable means to prepare high‐performance Si/C composites for LIBs.
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