Nanoparticules Si/C en coquille-cœur intégrées dans un film de carbone semblable à une feuille de bulles avec une performance améliorée en tant qu'anodes de batteries au lithium-ion

En raison de sa capacité théorique élevée et de son faible plateau de voltage d'insertion du lithium, le silicium a été considéré comme l'un des anodes les plus prometteuses pour les batteries au lithium-ion (LIB) à haute énergie et à haute densité de puissance. Cependant, sa dégradation rapide de capacité, principalement causée par d'énormes variations de volume lors des processus d'insertion/extraction du lithium, reste un défi significatif pour son application pratique. L'ingénierie des anodes en silicium avec des espaces libres abondants et leur stabilisation par incorporation de matériaux carbonés se sont révélées efficaces pour résoudre les problèmes ci-dessus. En utilisant le chlorure de sodium (NaCl) comme moule, des composites Si/C en coquille-cœur soutenus par un film de carbone semblable à une feuille de bulles sont préparés pour la première fois par un processus facile de réduction thermique au magnésium/carbonisation du glucose. La rétention de capacité atteint jusqu'à 93,6 % (environ 1018 mAh g(-1)) après 200 cycles à 1 A g(-1). La bonne performance est attribuée aux effets synergiques du film de carbone conducteur et de la structure creuse des nanoparticules en coquille-cœur, qui fournissent un matrice conductrice idéale et des espaces tampons respectivement pour le transfert d'électrons et l'expansion du silicium lors du processus de lithiation. Cette structure unique diminue la résistance au transfert de charge et supprime la fissuration/pulvérisation du silicium, entraînant l'amélioration des performances en cyclage du composite semblable à une feuille de bulles.