リチウム電池のアノード材料の発表-Silene

リチウムイオン電池は、最も一般的に使用されているエネルギー貯蔵装置です。携帯性、環境への配慮、エネルギー密度の高さから、スマートフォン、ラップトップ、電気自動車に広く使用されています。グラファイトは最も一般的に使用されるアノード材料です。層間のファンデルワールス力により、充電および放電中の材料の安定性とサイクル寿命が保証されます。ただし、格子定数が小さいため、リチウムイオンを低容量で挿入できます。リチウムイオン電池の研究では、容量が大きくサイクル安定性の高い材料を見つけることがホットスポットです。

Sileneは、ハニカム構造の層状シリコン材料であり、分子線エピタキシーと固相反応によって調製できます。シリコーンのシリコン原子間の結合長はグラフェンの炭素原子間の結合長よりもはるかに長いため、シリコーンの層間原子の配置は歪んだ配置構造になっています。ダイヤモンド構造の従来のシリコン材料と比較して、シリコンの層間結合効果はファンデルワールス力であり、層間にリチウムイオンを挿入するためのスペースを提供し、充電および放電中にシリコンの構造が破壊されないようにします。充電および放電中の従来のシリコン電極材料の体積膨張。グラファイトと比較して、多層シリコーンの格子定数は大きく、その理論容量はグラファイトの約3倍に達することができます。

最近、オーストラリアのウォロンゴン大学のDu Yiのチームは、分子線エピタキシー（MBE）によって単層/多層シリコーンサンプルを準備し、走査型トンネル顕微鏡（STM）によってシリコーンの原子および電子構造を詳細に研究しました。結果は、シリコーンのABAを明確に示しています。構造。シリコーンのディラックフェルミオン特性は、角度分解光電子分光法によって決定されました。この研究は、シリコーン中の電子の伝送速度が非常に速く、従来のシリコン材料の導電率が低いという問題を解決することを示しています。さらに、この研究は、大気中のシリコーンの安定性が従来のシリコン材料よりもはるかに高く、その構造と電子特性が維持されていることも示しています。結果は最近、AdvancedMaterialsとACSCentralScienceに掲載されました。筆頭著者は、ウルンゴン大学のChuangJincheng博士とLiZhi博士です。

また、固体法で作製したシリコーン中のシリコン原子とカルシウム原子を交互に配置して層状構造にした。局所的な化学的インターカレーションによってカルシウムを除去し、次に基質のないシリコーンを得た。この化学的方法で調製されたシリコーンは、リチウムイオン電池のカソードとして使用され、シリコンベースの材料の大容量とグラファイト材料の優れたサイクル特性という利点があります。リチウムイオン電池にとって非常に潜在的なマイナス材料になっています。

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