硅负极新进展！四川大学姜猛进&张军华最新AEM！

研究概述

硅（Si）基负极因其出色的理论容量而被认为是下一代锂离子电池（LIBs）的理想选择。然而，它们的实际应用受到循环过程中显著的体积膨胀和不稳定的电极/电解质界面的阻碍，导致容量迅速下降。

基于此，四川大学姜猛进教授/张军华教授在国际期刊Advanced Energy Materials发表题为《Robust Nitrogen/Sulfur Co-Doped Carbon Frameworks as Multifunctional Coating Layer on Si Anodes Toward Superior Lithium Storage》的研究论文。

为了应对这些挑战，研究人员设计了一种多孔氮/硫共掺杂碳层（CBPOD）来均匀封装硅，提供多功能保护涂层。这种创新的设计有效地钝化了电极/电解质界面，减轻了硅的体积膨胀。N/S共掺杂框架显著增强了电子和离子电导率。此外，碳化过程提高了CBPOD的弹性模量，重构了Si-CBPOD界面，促进了牢固化学键的形成。

这些特性共同促成了Si-CBPOD负极的高性能，在4A g-1的条件下循环1000次后，其可逆容量高达1110.8mAh g-1；在0.2C条件下循环300次后，其能量密度达到574Wh kg-1，容量保持率超过75.6%。

该研究为开发具有优越体积能量密度和长循环稳定性的复合材料提供了一条路径，从而推动高性能LIBs的发展。

图文解读

图1：Si-CBPOD复合材料的制备工艺示意图和导电聚合物的化学及形态演变

图2：原始硅和Si-CBPOD电极的电化学性能评估

图3：顶视和横截面SEM图像

文献信息

Robust Nitrogen/Sulfur Co-Doped Carbon Frameworks as Multifunctional Coating Layer on Si Anodes Toward Superior Lithium Storage, Advanced Energy Materials, 2024. https://doi.org/10.1002/aenm.202403086