中国石油大学《Carbon》：硅掺杂石墨烯作为锂离子电池的高循环性能阳极

成果简介

硅/碳复合材料被发现是一种防止电池循环过程中硅材料变质的流行策略。本文，中国石油大学（北京）李永峰教授团队在《Carbon》期刊发表名为“Silicon doped graphene as high cycle performance anode for lithium-ion batteries”的论文，研究通过微波辐射复分解合成了一种硅杂原子掺杂石墨烯材料（SiG），并研究了其在锂离子电池中的应用。微波辐照处理成功地实现了硅杂原子掺杂到石墨烯晶格中，从而使原始石墨烯的比容量增加了一倍。更重要的是，SiG表现出循环后Li +存储和扩散的改善，以及能量密度和功率密度的提高，这归因于分散在表面上的Si杂原子和更有序的石墨烯晶格。用 SiG/LiFePO 4组装的全电池在 200 次循环后达到 86% 的保留率。新颖的硅掺杂策略为高性能锂离子电池的实际应用铺平了道路。

图文导读

图1。SiG制备示意图

图2。（a）PG、SiG-300 和 SiG-450 的 XRD 图案(b)。PG、SiG-300 和 SiG-450 的拉曼光谱。（C）。SiG-450的XPS 。(d)。SiG-450 的 FT-IR光谱。(e)。PG、SiG-300 和 SiG-450 的 Si 2p XPS 光谱。（F）。PG和SiG-450的TGA曲线。

图3。HAADF-STEM 图像显示了SiG-450表面和边缘的单个Si原子的对比 (a-d) 和 SiG-450 (e-h) 的 EDS 映射结果。

图5。(a) SiG-450在1A/g下的循环性能 (b) SiG-450在5A/g下的循环性能。

图6。(a) PG 和 SIG-450 的拉贡图。(b) PG 和 SiG-450 的奈奎斯特图

图7。SiG-450/LFP全电池的倍率性能和循环性能

小结

总之，我们开发了一种通过微波辐照方法制备 SiG 的简单方法，并首先探索了其在LiB阳极应用中的可行性。该工作为设计具有高容量和低体积膨胀的Si掺杂阳极材料开辟了一条新途径。

文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.05.018