Si@C/MXene复合材料的合成及其储锂性能研究

摘要

锂离子电池因具有高能量密度、长循环寿命和低自放电等特点,被认为是最有前景的储能设备之一。硅(Si)负极材料因极高的理论可逆比容量成为锂离子电池负极材料的研究热点。但硅负极的导电率低且循环过程中易粉化等不足阻碍了其进一步发展。本文以新型导电MXene材料Ti_(3)C_(2)为基体,在模板剂的导向下将硅源引入MXene层间并发生水解缩合生成二氧化硅(SiO_(2));接着通过热处理形成SiO_(2)/C/MXene复合物;随后采用高温镁热还原将SiO_(2)还原成纳米Si,成功获得Si@C/MXene材料。所得复合材料中含有12%(At.%)的硅纳米粒子,包裹C的Si纳米粒子均匀得生长在MXene材料的片层间,形成共组装结构。复合材料在用作锂离子负极材料时,表现出良好的充放电性能,首圈比容量达到851mAh·g^(-1)。并且,在不同电流密度下,Si@C/MXene材料均表现出比未还原的SiO_(2)/C/MXene材料更好的储锂性能。