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成果简介

传统电极在折叠的过程中活性物质易从集流体上脱离而导致电极失效,常通过设计并构筑自支撑电极的方式降低非活性物质含量并提升电池能量密度。本文,宁夏大学张慧等在《Journal of Colloid and Interface Science》期刊发表名为“Rationally designed rGO@CNTs@CNFs film as self-supporting binder-free Si electrodes for high-performance lithium-ion batteries”的论文,为发展新型自支撑Si硅电极提供了新思路。论文从“点线面”设计角度出发,通过合理设计Si、碳纳米管(CNTs)、碳纳米纤维(CNFs)及氧化石墨烯(GO)的空间状态实现“1D→2D→3D”的结构转变。通过进一步合理优化CNTs及CNFs互锁状态来调整孔隙结构以缓解Si的体积应力,从而获得具有高稳定性的自支撑Si电极。

图文导读

图1、 自支撑rGO@CNTs@CNFs@Si-X电极合成过程

图2、自支撑电极结构表征

图3 、电极电化学特性

图4、循环后电极及柔韧特性

图5、电池失效机制

小结

综上所述,论文提出了“1D→2D→3D”的简单有效策略来制备具有三维多层结构的自支撑无粘结剂的Si硅电极并通过调控CNTs/CNFs互锁状态将Si有效固定在导电弹性网络中以减轻Si的体积应力,这项工作为新型自支撑电极的开发提供了一种新思路。

文献:

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.11.032

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