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生物能源2020：用于高性能锂离子电池的预锂化硅纳米粒子-碳纳米管复合阳极

吉姆·郑

采用超声波处理和压力过滤相结合的方法制备了用于锂离子电池（LIB）的独立式柔性硅纳米粒子-多壁碳纳米管（SiNP-MWNT）复合纸阳极。不使用导电添加剂、粘合剂或金属集流体。SiNPs-MWNTs复合电极材料的首次循环放电比容量和充电比容量分别为2298 mAh/g和1492 mAh/g。为了解决一次循环不可逆性，使用稳定的锂金属粉末（SLMP）对复合阳极进行预锂化。结果，一次循环不可逆容量损失从806mAh/g减少到28mAh/g，因此首次循环库仑效率从65%增加到98%。不同 SLMP 负载量和电池性能之间的联系已经建立，以了解 SLMP 的预锂化过程并优化硅基电池的开发。含有预锂化阳极的电池无需经过初始放电过程即可提供超过 800 mAh/g 的充电容量，这使得新型阴极材料的探索成为可能。

人们还认为，Si/MWNT 比例为 3:2 的 SiNPs-MWNTs 电极在 SiNPs 的高容量与 MWNTs 的高电导率和结构稳定质量之间表现出最佳平衡，从而实现高倍率性能、高比容量，循环寿命超过传统的浆铸SiNPs电极。在电流密度为 100 mA/g 时，可逆容量为 1866 mAh/g（基于整个复合材料重量，下同）。100次循环后，电极在100 mA/g下保持1170 mAh/g的容量，在500 mA/g下保持750 mAh/g的容量。