锗掺杂改性纳米硅提升首次充放电效率

摘要

纳米硅(Si)具有较高的充放电比容量,被认为是下一代锂离子电池最有前途的负极材料之一。然而,由于初始库仑效率低,严重限制了Si的实际应用。采用锗(Ge)对Si进行掺杂改性,并采用硼(B)和硫化锂(Li_(2)S)作为对比研究,分别记为Si-Ge、Si-B和Si-Li_(2)S。X射线衍射测试表明四种材料均在28°处有一个明显晶体硅的特征衍射峰。Si的首次放电比容量为2640.5 mAh/g,首次充电比容量为437.6 mAh/g,首次充放电效率为16.6%。添加锗改性材料Si-Ge的首次放电比容量为2415.2 mAh/g,首次充电比容量为1191.7 mAh/g,首次充放电效率为49.3%,在首次充放电效率方面有显著提升。经交流阻抗测试表明Si-Ge的电荷转移阻抗R_(ct)为136.7Ω显著小于Si的465.4Ω,表明材料的导电性能提高。