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2019-04-04 点击量：502次
移动电子设备、电动汽车产业的快速发展，需要高比能、长寿命锂离子电池技术作为支撑。然而，以石墨为代表的锂离子电池负极材料，因其理论比容量低(~370mAh/g)，极大地限制了锂离子电池的能量密度。在负极材料中，硅由于其超高的理论储锂容量(4200mAh/g)，被认为是锂离子电池最有前景的负极材料之一。然而，在充放电过程中，硅会产生非常大的体积膨胀/收缩变化(~300%)，最终造成电极粉化和容量快速衰减。很多研究者针对这个问题提出了不同的解决思路，如合成纳米尺寸的硅，或通过构筑中空/多孔结构，或与其他可缓解应力的材料复合等来缓解体积形变，然而纳米化的硅材料更容易发生团聚，而复合结构则不利于电子在相界面处的传输，因此，如何有效克服硅基材料在电池循环过程中的体积膨胀问题依然是一个挑战性的研究课题。
近日，同济大学的杨金虎教授与中国科技大学的余彦教授合作，在前期研究工作的基础上(ACSNano,2016,10,7882)，通过水热法成功合成了Si定点取代Ge的Zn2(GeO4)0.8(SiO4)0.2(ZGSO)纳米线，当其作为锂离子电池负极材料时，展现出了较高的比容量和突出的循环性能。作者通过非原位XPS分析和密度泛函理论(DFT)模拟计算，发现Si取代的纳米线不仅具有更高的反应活性和循环可逆性，其独特的结构还更有利于缓解锂化过程中所产生的应力，从而保持结构的完整，实现高的容量和长的循环寿命。该工作发表在国际顶级期刊AdvancedEnergyMaterials上(影响因子16.72)，第一作者为同济大学的博生研究生贺婷。
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