钜大LARGE | 点击量：675次 | 2022年05月20日
锂电池负极材料硅烯的优势
硅烯是一种具有蜂窝状结构的层状硅材料，可通过分子束外延以及固相反应的方法制备得到。由于在硅烯中，硅原子间的键长要比石墨烯中碳原子间的键长大许多，所以硅烯中层间原子排列具有曲翘的排列结构。
相比于传统金刚石结构的硅材料，硅烯的层间耦合用途是范德华力，层与层之间供应了可供锂离子插入的空间，确保在充放电过程中硅烯的结构不被破坏，从而防止了传统硅电极材料在充放电过程中电极体积膨胀的问题。锂离子电池负极材料利用硅烯制作的负极材料的稳定性和循环次数都可以得到很大的提高，相比于石墨，多层硅烯的晶格常数更大，其理论容量可以达到石墨的三倍左右。
另外，利用固相法制备的硅烯中硅原子和钙原子交替排列形成层状结构，通过局部化学插层的方法把钙移除，进而得到独立无衬底的硅烯。利用这种化学法制备的硅烯作为锂离子电池的阴极，同时具有硅基材料的高容量和石墨材料的良好循环特性等优点，成为一种非常有潜力的锂离子电池负极材料。
随着先进材料和全电气化电动汽车应用发展对电池需求的提升，锂离电池的能量密度也在不断提高；硅材料由于其优异的比容量而成为一种理想的负极材料。
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