贵州大学研发:Si/氮掺杂碳复合材料“硅豆腐”,助力锂离子电池技术革新
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将硅纳米颗粒均匀地包裹在豆腐凝胶基质中形成硅豆腐。热退火后,豆腐中相互缠绕的蛋白质转变为掺氮碳网络,保护内部的硅纳米颗粒。氮掺杂可以为Li+吸附提供更多的活性位点,并通过加速离子/电子扩散来提高电极的电导率。此外,Si@NN-BC复合材料不仅继承了豆腐高孔隙率的优点,而且表现出低堆积密度,可以有效缓解充放电过程中硅带来的体积效应,保证充放电过程的稳定性。 SEI。基于这些优点,优化后的Si@NN-BC材料作为锂离子电池负极活性材料具有非凡的电化学性能; 300次循环后,在1 A g 1容量下仍保持731.6 mA hg 1 的高比率。此外,整个制备过程是环保且可持续的。这项研究为锂离子电池的绿色高效阳极材料提供了一种简单、清洁和可扩展的解决方案。
图解指南
图式1.硅豆腐Si@NN-BC复合材料的合成示意图
图1. (a) Si NP、(b) NN-BC、(c) Si@NN-BC-25 和(d) Si/NN-BC-25 的SEM 图像。
图2. Si@NN-B C-25 复合材料选定区域(c) 的TEM 图像(a)、HRTEM 图像(b) 和STEM 图像以及相应的元素映射(Si、C 和N)。 Si@NN-BC-25和NN-BC复合材料的孔径分布(d)和不同孔径区间的孔体积(e),通过压汞法测量。

图3. (a) Si@NN-BC-25、Si/NN-BC-25 和NN-BC 的XRD 谱。 (b) Si NP 和Si@NN-BC-25 的拉曼光谱。 (cf) Si@NN-BC-25 的XPS 光谱和相应的高分辨率光谱(Si2p、C1s 和N1s)。
图4. (a) Si@NN-BC-25 前五个循环的CV 曲线。插图:所选区域的放大视图。 (b) Si NPs、NN-BC、Si@NN-BC-10、Si@NN-BC-25、Si@NN-BC-50 和Si/NN-BC-25,电流密度为1Ag 1 ( c) Si NP、Si@NN-BC-25 和Si/NN-BC-25 的EIS 曲线。插图:等效电路图。 (d) Si@NN-BC-25 和Si/NN-BC-25 复合材料在不同电流密度下的倍率性能。
图5. Si@NN-BC-25 在0.2 至0.5 mV s 1 不同扫描速率下的(a) CV 曲线和(b) log( i )/log( v ) 图。 (c) Si@NN-BC-25 电极在0.2 至0.5 mV s 1 不同扫描速率下的电容控制和扩散控制过程。 (d) Si@NN-BC-25 阳极在不同扫描速率(0.2、0.3、0.4 和0.5 mVs1)下的容量贡献。
图6. (a,c,e) Si@NN-BC-25 和(b,d,f) Si NP 电极在初始状态和100 次循环后完全锂化状态的SEM 图像。
文学:
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用户评论
哇,贵州大学的这个研究听起来很前沿啊,硅豆腐都能用来做电池材料,太神奇了!
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锂离子电池材料又有了新突破,这“硅豆腐”听起来就很有创意。
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以前只听说过硅碳复合材料,没想到还能结合贵州的特色豆腐,真是脑洞大开。
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贵州大学的这个研究太赞了,希望这种新材料能尽快应用到实际生产中。
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硅豆腐听起来好奇怪,但看到它能在电池领域发挥作用,还是有点小激动。
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锂离子电池的材料研究一直在进步,这次的Si/氮掺杂碳复合材料听起来很有潜力。
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贵州大学的研究又让我对锂电池有了新的认识,这“硅豆腐”真的能替代传统石墨吗?
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对于贵州大学的研究,我表示非常期待,毕竟新材料对环保和能源都是大福音。
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这“硅豆腐”的研究让我想到了我国的传统工艺与现代科技的结合,真是令人自豪。
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虽然我不懂化学,但看到这种新材料的应用前景,我还是很兴奋的。
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锂离子电池的材料研究太重要了,希望贵州大学的这项技术能降低电池成本。
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硅豆腐做电池材料,这个想法真不错,希望实验结果能让人满意。
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看到这个研究,我对贵州大学的科研实力有了新的认识,真是个低调有内涵的大学。
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锂离子电池领域的新材料研究,贵州大学这次的研究成果值得期待。
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硅豆腐能用来做电池,这个点子太妙了,为贵州大学的科研人员点赞。
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这次的研究让我对贵州大学有了新的认识,期待他们的更多创新成果。
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新材料的应用总能带来惊喜,希望硅豆腐的Si/氮掺杂碳复合材料能大放异彩。
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贵州大学的这个研究让我对锂离子电池的未来充满信心,期待这项技术的广泛应用。
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硅豆腐的创新应用真是让人眼前一亮,希望这项技术能推动电池产业的升级。
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