快充和超长稳定的高度互联Cu-Si合金纳米管锂离子电池阳极材料

摘要：

研究开发具有高比容量、高倍率性能及长循环稳定性的锂离子电池阳极材料对促进电动汽车和移动设备的推广使用至关重要.提出一种理想的制备方法——将CuO/a-Si核壳纳米线还原转换成高度互联的中空Si-Cu合金纳米管.在H2氛围下高温退火,CuO芯被还原成Cu,进而扩散至a-Si壳层(充当储能介质),并与之合金化形成Cu3Si纳米颗粒,提高了自身导电性,同时互联结构增强了机械稳定性.该阳极结构在没有使用任何导电添加剂的基础上,于3.4 A/g(20 A/g)电流密度下循环1000次,依然保持1005 mAh/g(775 mAh/g)高比容量,保持率高达84％(88％).更振奋人心的是,该合金纳米管结构可承受超高电流70 A/g(对应30 s充满一次电)快速充放电35次循环,仍然具有88％的比容量恢复率.这种性能优异的Si-Cu合金纳米管结构是实现高效快充Si基锂离子电压应用的理想候选者.

关键词：二次能源、能源储存和转化、Si-Cu合金纳米管、快充、锂离子电池

所属期刊栏目：10

分类号：TK01(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家重点基础研究发展计划（973计划）;国家自然科学基金;江苏省科技支撑计划;高等学校博士学科点专项科研基金

在线出版日期：2021-11-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2048-2056