东华大学《NJC》：B-SiOC纳米球封装导电石墨烯薄膜，实现锂离子电池的循环稳定性

成果简介

SiOC纳米颗粒由于提供的高容量和出色的循环稳定性，被认为是最有前途的锂离子电池负极之一。然而，由高比表面积和高颗粒间电阻引起的副反应阻碍了SiOC材料的实际应用。本文，东华大学杨建平研究员团队在《New J. Chem》期刊发表名为“Confined self-assembly of SiOC nanospheres in graphene film to achieve cycle stability of lithium ion batteries”的论文，研究开发了一种受限的自组装工艺，将掺硼的SiOC（B-SiOC）纳米球封装到导电石墨烯薄膜（B-SiOC@G）中。B掺杂可以诱导SiOC纳米颗粒的互连组装，而石墨烯作为导电框架可以缓冲体积变化并促进锂离子和电子传输。因此，得到的 B-SiOC@G 阳极表现出优异的循环稳定性，在 0.5Ag -1时每循环衰减 0.03%并在1000次循环后保持 445 mA hg -1的可逆容量。这些结果表明，B-SiOC@G是一种很有前途的高稳定性锂离子电池负极材料。

图文导读

图1、 （a和d）B-SiOC@G的SEM图像，（b和e）B-SiOC@G的TEM图像，（c和f）SiOC@G的SEM图像，（g-k）Si的元素映射，O，C，B。

图 2 (a) XRD 图案，(b) FTIR 光谱，(c) B-SiOC@G、SiOC@G、CA-SiOC@G 和 VC-SiOC@G 的拉曼位移。(d) B-SiOC@G、SiOC、SiOC@G、CA-SiOC@G和VC-SiOC@G的TGA曲线。

图3、 (a) B-SiOC@G 的氮吸附等温线。(b) B-SiOC@G 的 XPS 光谱，(c) C 1s 和 (d) B-SiOC@G的B1s。

图4、 (a) 首次放电/充电曲线，(b) 初始库仑效率，(c) 第一次循环后样品的奈奎斯特图，(d) 倍率性能，(e) 0.5 A g -1 电流密度下的循环性能对于 B-SiOC@G、SiOC@G、CA-SiOC@G 和 VC-SiOC@G。

图5、 (a) B-SiOC@G和 (b) SiOC@G的GITT 测试。(c)从 B-SiOC@G和SiOC@G的 GITT计算的Li +的相应扩散系数。(d) B-SiOC@G不同循环后的 EIS 曲线。

小结

石墨烯薄膜不仅可以作为导电框架缓冲体积变化，促进锂离子和电子传输，还可以防止 SEI 薄膜的连续形成，以确保循环过程中稳定的电解质界面。这项工作可能对高度稳定的负极材料的结构设计产生深远的影响。

文献：https://doi.org/10.1039/D1NJ06229H