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武科大/成都有機所AFM：具有增強反應(yīng)動力學(xué)的類紅毛丹SiOC負極

碳氧化硅（SiOC）由于其可調(diào)的化學(xué)成分、高可逆容量和小的體積膨脹，在鋰離子電池中擁有巨大的潛力。然而，由于其導(dǎo)電性差，其商業(yè)應(yīng)用受到限制。

圖1. 材料制備示意

武漢科技大學(xué)雷文、張海軍、中國科學(xué)院成都有機化學(xué)研究所謝正偉等通過水熱處理結(jié)合CH₄熱解策略，首次制備了平均直徑為302nm的紅毛丹狀垂直石墨烯涂層空心多孔SiOC（Hp-SiOC@VG）球狀顆粒。

SiOC的中空多孔結(jié)構(gòu)減輕了Li⁺插入/提取過程中產(chǎn)生的體積膨脹效應(yīng)，垂直石墨烯增強了電子傳輸，而CH₄熱解產(chǎn)生的碳增加了可逆的SiO₃C和SiO₂C₂結(jié)構(gòu)單元。DFT計算證實，與SiOC₃的對應(yīng)物相比，SiO₃C和SiO₂C₂結(jié)構(gòu)對Li⁺的吸附能力更高。

圖2. Hp-SiOC@VG的電化學(xué)性能

因此，這種精心設(shè)計的結(jié)構(gòu)賦予了Hp-SiOC@VG優(yōu)異的電化學(xué)性能。特別是，Hp-SiOC@VG電極在1.0 A g^-1的條件下提供了高的初始庫侖效率≈75%，經(jīng)過600次循環(huán)，具有335 mAh g^-1的出色可逆容量和良好的倍率能力。

此外，Hp-SiOC@VG//LFP全電池在0.2A g^-1的條件下循環(huán)100次后也表現(xiàn)出了較高的可逆容量和保持率。

這項工作不僅克服了傳統(tǒng)SiOC材料的制備復(fù)雜性，也克服了SiOC摻雜碳材料的改性限制，進一步拓寬了SiOC基材料在儲能裝置中的實際應(yīng)用。

圖3. 全電池性能

On the Practical Applicability of Rambutan-like SiOC Anode with Enhanced Reaction Kinetics for Lithium-Ion Storage. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302348

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