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Honeycomb‐like hierarchical porous silicon composites with dual protection for ultrastable Li‐ion battery anodes

SmartMat 2021年第4期2卷 579-590页

作者： Xudong Peng Cheng Xiong Yanke Lin Chen Zhao Tianshou Zhao Department of Mechanical and Aerospace Engineering The Hong Kong University of Science and TechnologyClear Water BayKowloonHong KongChina HKUST Energy Institute The Hong Kong University of Science and TechnologyClear Water BayKowloonHong KongChina

silicon offers a high theoretical specific capacity for anodic lithium ***,its applications are hindered by the electrode instability caused by the sharp volume change,and the limited rate performance resulted from the insulating ***,we introduce a facile and fast method of preparing honeycomb‐like silicon‐based anodes(MXene‐Si@C)with porous structure using MXene and carbon‐coated *** dual protection from both the surface coating and as‐formed interlayered vacant spaces ameliorate the volume expansion of the silicon and thus reinforce the mechanical stability of the *** addition,the highly conducting MXene and the surface carbon coating form a hierarchical and consecutive electron‐conducting network with evidently reduced *** this proposed composite,a high average Coulombic efficiency of 99.73%and high capacity retention of 82.4%after 300 cycles at 1 A/g can be achieved even with an areal loading around 1.5 mg/cm^(2).Coupled with an NCM523 cathode,the proof‐of‐concept full cell delivers a high capacity of 164.2mAh/g with an extremely high energy density of 574Wh/kg(based on the mass of the electrode materials)at 0.2 C and an excellent cyclability at 0.5 C of 100 cycles with decent capacity retention(80.28%).

关键词： cycling stability lithium‐ion battery self‐assembly silicon‐based anode Ti3C2 MXene

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