Presentación del material de ánodo de la batería de litio-Silene

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 grafito es el material de ánodo más utilizado. La fuerza de Van der Waals entre capas asegura la estabilidad y el ciclo de vida del material durante la carga y descarga. Sin embargo, debido a las pequeñas constantes de red, el ión de litio se puede intercalar en una capacidad baja. Encontrar un tipo de material con alta capacidad y estabilidad de ciclo es un punto caliente en la investigación de baterías de iones de litio.

Silene es un material de silicio en capas con estructura de panal, que se puede preparar mediante epitaxia de haz molecular y reacción en estado sólido. Debido a que la longitud del enlace entre los átomos de silicio en la silicona es mucho más larga que entre los átomos de carbono en el grafeno, la disposición de los átomos entre capas en la silicona tiene una estructura de disposición deformada. En comparación con los materiales de silicio tradicionales con estructura de diamante, el efecto de acoplamiento entre capas de la silicona es la fuerza de Van der Waals, que proporciona espacio para la inserción de iones de litio entre las capas para garantizar que la estructura de la silicona no se destruya durante la carga y descarga, evitando así el problema de Expansión de volumen de los materiales tradicionales de electrodos de silicio durante la carga y descarga. En comparación con el grafito, la constante de celosía de la silicona multicapa es mayor y su capacidad teórica puede alcanzar aproximadamente tres veces la del grafito.

Recientemente, el equipo de Du Yi en la Universidad de Wollongong, Australia, preparó muestras de silicona monocapa / multicapa mediante epitaxia de haz molecular (MBE) y estudió las estructuras atómicas y electrónicas de la silicona en detalle mediante microscopía de efecto túnel (STM). Los resultados muestran claramente el ABA de la silicona. Estructura. Las propiedades del fermión de Dirac de la silicona se determinaron mediante espectroscopía fotoelectrónica de resolución angular. Este estudio muestra que los electrones de la silicona tienen una velocidad de transmisión muy rápida y resuelven el problema de la mala conductividad en los materiales de silicio tradicionales. Además, el estudio también muestra que la estabilidad de la silicona en la atmósfera es mucho mayor que la de los materiales de silicio tradicionales, y su estructura y propiedades electrónicas se mantienen. Los resultados se publicaron recientemente en Advanced Materials y ACS Central Science. Los primeros autores son el Dr. Chuang Jincheng y el Dr. Li Zhi de la Universidad de Wulungong.

Además, los átomos de silicio y calcio de la silicona preparada mediante el método de estado sólido se disponen alternativamente para formar una estructura en capas. El calcio se eliminó por intercalación química local y luego se obtuvo la silicona sin sustrato. La silicona preparada por este método químico se utiliza como cátodo de baterías de iones de litio y tiene las ventajas de la alta capacidad de los materiales a base de silicio y las buenas propiedades cíclicas de los materiales de grafito. Se ha convertido en un material negativo muy potencial para las baterías de iones de litio.

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