三单位联合AFM：4.3 wt%的超低硅热还原掺杂多孔Si@Moc用作锂离子电池负极

硅具有超高的理论容量，是锂离子电池（LIB）中一种前景广阔的负极材料；然而，硅的体积膨胀大、电导率低，会导致容量下降且稳定性差，进而限制了其实际应用。

在此，陕西科技大学黄文欢、张亚男，西安工业大学金洗郎，上海领钫新能源科技有限公司王红等人通过对原硅酸四乙酯（TEOS）包覆的ZnMo-杂化沸石咪唑骨架 (HZIF-ZnMo) 核壳前驱体进行简便的热还原，构建了一种超低4.2 wt%硅掺杂的多孔MoC（p-Si@MoC），从而在锂离子电池中实现了高容量和优异的循环稳定性（在0.2 A g^-1下循环250 次后达到976.6 mAh g^-1）。其中，多孔MoC 质中的均匀分布有助于最大限度地利用其容量。同时，多孔基底增强了锂离子传输动力学，减少了硅的体积膨胀。

密度泛函理论（DFT）计算揭示了p-Si@MoC卓越的电子导电性。X 射线吸收近边结构（XANES）和扩展 X 射线吸收精细结构（EXAFS）验证了MoC基体中掺入硅形成的Mo─Si键。此外，原位X射线衍射（in situ XRD）揭示了锂的存储机制。

图1. 多孔MoC@Si负极电池的电化学性能

总之，该工作合成了一种超低 4.3 wt% Si 掺杂多孔 MoC 材料作为高容量锂存储材料。硅在多孔MoC基体中的均匀分布导致硅的容量利用率最大化。最重要的是，p-Si@MoC避免了充电和放电过程中电极结构的塌陷，从而具有优异的循环性能（在0.2 A g⁻¹下循环250次后为976.6 mAh g⁻¹）。

根据DFT结果和电化学动力学分析，MoC基底表现出高电导率，并调节均匀的离子通量以诱导Li均匀沉积，从而以快速动力学实现光滑的负极表面。此外，原位XRD结果进一步阐明了储锂机制。因此，该工作对于提高硅在多孔材料中的利用率具有重要意义。

图2. 多孔 MoC@Si 负极表面稳定性表征

Ultra-Low 4.3 wt% Silicon Thermal Reducing Doped Porous Si@Moc as Highly Capable and Stable Li-Ion Battery Anode, Advanced Functional Materials 2024 DOI: 10.1002/adfm.202314176

原创文章，作者：Jenny（小琦），如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/03/23/4821775bc6/

​三单位联合AFM：4.3 wt%的超低硅热还原掺杂多孔Si@Moc用作锂离子电池负极

相关推荐

三单位联合AFM：4.3 wt%的超低硅热还原掺杂多孔Si@Moc用作锂离子电池负极