硅负极具有高理论容量(4200 mAh g-1),储量丰富,是提高双离子电池能量密度的理想负极材料。然而,硅负极严重的体积膨胀(>300%)问题制约了其在双离子电池中的应用。虽然研究人员提出了纳米化、多孔结构、复合结构等多种改性方案,但多数采用金属材料作为集流体,硅负极与集流体之间的刚性界面接触造成界面应力集中,从而导致界面开裂甚至活性材料剥落,使得循环性能难以满足实际应用要求。
近日,本研究团队提出一种柔性界面设计策略,对高容量硅负极进行界面应力调控,并将其成功应用于新型硅-石墨双离子电池,该双离子电池具有高达150 C(充电<30秒)的超高倍率和长循环寿命,在10 C倍率下循环2000次后的容量保持率高达97%。此外,这种柔性硅-石墨电池展现出优异的柔性和抗弯折能力,1500次弯折后容量保持率为84%,在10000次弯折过程中的单次压降仅为0.0015%,在高性能柔性储能领域展现出良好的应用前景。相关研究成果"Flexible Interface Design for Stress Regulation of a Silicon Anode toward Highly Stable Dual-Ion Batteries"已在线发表于国际材料期刊《先进材料》上(Adv. Mater. 2020),并受到美国科学促进会等媒体广泛报道。
美国科学促进会等媒体对本研究成果的相关报道
新闻报道链接如下:
http://www.escn.com.cn/news/show-939550.html
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/caos-spa030920.php