黄维院士/李绍周EES:通过铜催化电化学-机械耦合工艺实现的硅酸电池 2023年10月12日 下午4:46 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 4 尽管硅在其电化学氧化过程中提供了出色的电荷存储能力,但该过程在电池领域中的应用从根本上受到其在表面形成钝化氧化层倾向的阻碍。 在此,南京邮电大学黄维院士、李绍周教授等人报道了一种铜催化的电化学和机械耦合路线,以保持硅在酸性溶液中的反应活性。选择铜作为模型催化剂是因为它可以降低硅氧化的活化能,作者通过在商业Si颗粒上涂覆金属有机骨架 (MOF) 并在最终高温处理之前将Cu离子负载到MOF壳中来获得复合材料(表示为Cu-Si@C)。 不均匀分布的铜催化剂能促进硅片上形成波状氧化硅层,从而形成局部应变。应变将诱导形成高度缺陷的氧化层,从而促进电解液向硅的传输。因此,催化反应和缺陷氧化物结构的结合导致了硅的自发和连续的电化学氧化。 图1. Cu-Si@C复合材料的制备及表征 因此,作者研制出一种具有高能量密度、低电解液消耗的硅酸电池。以H2SO4为电解液的Cu-Si@C-MnO2电池开路电压(OCV)为1.65 V且在0.55 V下实现了~19 mW/cm2的峰值功率密度。在0.1 mA/cm2的电流密度和0.4 V的截止电压下,电池的最大比电荷存储容量为1.34 mAh/cm2,对应的比能量密度为1339 Wh/kg。 此外,硅酸电池中硅电极的反应不涉及电解液中溶质的消耗,因此还具有抑制自放电和更长保质期的优良特性。本研究为保持硅的反应性提供了一种途径,从而拓宽了硅的电化学应用领域且对提高微电子器件的可靠性也具有指导意义。 图2. 高能量密度的硅酸电池示范 Silicon Acid Batteries Enabled by a Copper Catalysed Electrochemo-Mechanical Coupled Process, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE02620H 原创文章,作者:科研小搬砖,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/12/76c427577b/ 电池 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 揭示锂氧电池失效根源!单线态氧来源以及变化规律 2023年11月13日 南开严振华Angew:稀释剂-阴离子协同策略调节不可燃电解质实现高效锂金属电池 2024年2月27日 李玉良&何峰&薛玉瑞,最新Nature子刊! 2022年9月8日 哈工大张乃庆/赵光宇EnSM:磁辅助构建功能梯度界面实现无枝晶固态锂电池 2023年11月22日 山大张进涛AEM:N掺杂+金属活性位点协同实现高性能锌空气电池 2022年11月13日 孙春文&王中林:Ca掺杂NZSP固态电解质构建一体化全固态钠电池 2023年11月13日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交