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由于其高比容量，硅納米線（Si NWs）是一種很有前途的鋰離子電池（LIBs）負(fù)極材料。由于低表面積、機(jī)械不穩(wěn)定和導(dǎo)電性差的集流體以及復(fù)雜/昂貴的制造路線，無粘結(jié)劑的Si NWs無法獲得足夠的質(zhì)量負(fù)載。

在此，愛爾蘭利莫瑞克大學(xué)Kevin M. Ryan, Tadhg Kennedy等人報(bào)道了在設(shè)置在高導(dǎo)電、柔性、阻燃和機(jī)械堅(jiān)固的交織不銹鋼纖維布 (SSFC) 的簡單玻璃器皿上實(shí)現(xiàn)了可調(diào)質(zhì)量負(fù)載和致密的Si NW生長。

SSFC的開放結(jié)構(gòu)在循環(huán)過程中為Si NW提供足夠的緩沖空間，并促進(jìn)快速的電子/離子傳輸。SSFC（單個纖維直徑：8 μm）集流體促進(jìn)了Si NW的密集生長，實(shí)現(xiàn)了0.24~1.32 mg cm^-2范圍內(nèi)的面積負(fù)載的Si NW生長和均勻分布。

圖1. Si NWs@SSFC負(fù)極的電化學(xué)性能

因此，Si NWs@SSFC負(fù)極在500次循環(huán)中表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能，平均庫侖效率超過99.5%，且質(zhì)量負(fù)載為1.32 mg cm^-2的Si NWs@SSFC負(fù)極經(jīng)200次循環(huán)后實(shí)現(xiàn)了≈2 mAh cm^-2的穩(wěn)定面積容量。

作者采用掃描和透射電子顯微鏡對不同質(zhì)量負(fù)載的Si NWs@SSFC負(fù)極循環(huán)前后的形貌進(jìn)行了表征，考察了鋰循環(huán)對負(fù)極形貌的影響。這種方法實(shí)現(xiàn)了堅(jiān)固且靈活的無粘結(jié)劑的Si NWs@SSFC負(fù)極的大規(guī)模制備，加速了高能量密度LIB在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。

圖2. Si NWs@SSFC的機(jī)械強(qiáng)度和靈活性

Dense Silicon Nanowire Networks Grown on a Stainless-Steel Fiber Cloth: A Flexible and Robust Anode for Lithium-Ion Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202105917

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AM: 不銹鋼纖維布生長的致密硅納米線作為鋰離子電池負(fù)極

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