¿Qué ventaja tiene el uso de material de electrodo negativo de batería de litio silileno?

Las baterías de iones de litio son los dispositivos de almacenamiento de energía más utilizados. Son ampliamente utilizados en teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y vehículos eléctricos debido a su portabilidad, respeto al medio ambiente y alta densidad de energía. El material de electrodo negativo más utilizado es el grafito, y la fuerza de Fan de Waals entre las capas asegura la estabilidad del material durante la carga y descarga y la vida útil de reciclaje. Sin embargo, debido a la pequeña constante de celosía, que limita la posición de los iones de litio que se pueden interpolar, el valor de capacidad es bajo. Encontrar un material con alta capacidad y estabilidad cíclica es un tema candente en la investigación de baterías de iones de litio.

El silileno es un material de silicio en capas que tiene una estructura de panal y se puede preparar mediante epitaxia de haz molecular y reacción en fase sólida. Dado que la longitud del enlace entre los átomos de silicio en el silileno es mucho mayor que la longitud del enlace entre los átomos de carbono en el grafeno, la disposición de átomos entre capas en el silileno tiene una disposición deformada. En comparación con el material de silicio de la estructura de diamante tradicional, el efecto de acoplamiento entre capas del silileno es la fuerza de Fan de Waals, y se proporciona un espacio para la inserción de iones de litio entre las capas para garantizar que la estructura del silileno no se destruya durante la carga y descarga. . De este modo, se evita el problema de la expansión del volumen del electrodo del material de electrodo de silicio convencional durante la carga y descarga. La estabilidad y el número de ciclos del material del electrodo negativo hecho de silileno se pueden mejorar enormemente. En comparación con el grafito, el silileno policristalino tiene una constante de red más grande y una capacidad teórica de aproximadamente tres veces la del grafito.

Recientemente, el grupo Du Fu de la Universidad de Wollongong, Australia, preparó muestras de silileno de capa única / multicapa mediante epitaxia de haz molecular y estudió en detalle las estructuras atómicas y electrónicas del silileno mediante microscopía de efecto túnel. Los resultados muestran claramente la estructura ABA del silileno. Las características del fermión de Dirac del silileno se determinaron mediante espectroscopía fotoelectrónica de resolución angular. Este estudio muestra que los electrones en el silileno tienen una velocidad de transmisión extremadamente rápida y resuelven el problema de la mala conductividad en los materiales de silicio tradicionales. Además, los estudios han demostrado que la estabilidad del silileno en la atmósfera es mucho mayor que la de los materiales de silicio tradicionales, y se mantienen su estructura y propiedades electrónicas. Este logro se publicó recientemente en Advanced Materials [1] y ACS Central Science [2]. El primer autor del artículo es el Dr. Zhuang Jincheng y el Dr. Li Zhi de la Universidad de Wollongong.

Además, los átomos de silicio y los átomos de calcio en el silileno preparado por el método de fase sólida se disponen alternativamente para formar una estructura en capas, y el calcio se elimina mediante un método de intercalación química local, obteniendo así un silileno sin sustrato. El silileno preparado por el método químico se utiliza como cátodo de la batería de litio y tiene las ventajas de la alta capacidad del material a base de silicio y las buenas características de ciclo del material de grafito, y se convierte en un material de ánodo muy potencial para el ión de litio. batería.

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