亚 10 nm 孔隙与颗粒构成的高稳定硅负极
材料科学
2025-04-22 v1
摘要
硅负极具有高能密度, 适用于下一代锂离子电池; 但其应用受限于循环过程中严重的体积膨胀. 将硅制成多孔或纳米结构可缓解此膨胀, 但常因纳米材料高比表面积导致锂库存损失增加. 本研究引入一种简单自上而下的方法, 克服了这一限制. 该方法依赖于利用高效低温等离子体法制备的小硅颗粒 (<10 nm). 这些小构建块被组装成介观尺度的超结构，特征为均匀分布的亚 10 nm 孔隙. 这种结构同时解决了体积膨胀和锂库存问题, 且实现了超过商业石墨 (~1.2 g/cm3) 的密实度, 同时保持良好的加工性能. 制备的以硅为主的负极在配备 NMC811 和 LFP 正极的全纸盒电池中表现出卓越的稳定性, 在无需预锂化、石墨混合或预循环的情况下, 可保持约 80% 的容量, 循环超过 400 次.
引用
@article{arxiv.2504.14851,
title = {Highly Stable Silicon Anodes Enabled by Sub-10 nm Pores and Particles},
author = {Pankaj Ghildiyal and Brandon Wagner and Jianjun Chen and Tu Nguyen and Aishwarya Belamkar and Juchen Guo and Lorenzo Mangolini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.14851},
year = {2025}
}