鉅大LARGE | 點擊量：696次 | 2022年05月20日
鋰電池負極材料硅烯的優勢
硅烯是一種具有蜂窩狀結構的層狀硅材料，可通過分子束外延以及固相反應的方法制備得到。由于在硅烯中，硅原子間的鍵長要比石墨烯中碳原子間的鍵長大許多，所以硅烯中層間原子排列具有曲翹的排列結構。
相比于傳統金剛石結構的硅材料，硅烯的層間耦合用途是范德華力，層與層之間供應了可供鋰離子插入的空間，確保在充放電過程中硅烯的結構不被破壞，從而防止了傳統硅電極材料在充放電過程中電極體積膨脹的問題。鋰離子電池負極材料利用硅烯制作的負極材料的穩定性和循環次數都可以得到很大的提高，相比于石墨，多層硅烯的晶格常數更大，其理論容量可以達到石墨的三倍左右。
另外，利用固相法制備的硅烯中硅原子和鈣原子交替排列形成層狀結構，通過局部化學插層的方法把鈣移除，進而得到獨立無襯底的硅烯。利用這種化學法制備的硅烯作為鋰離子電池的陰極，同時具有硅基材料的高容量和石墨材料的良好循環特性等優點，成為一種非常有潛力的鋰離子電池負極材料。
隨著先進材料和全電氣化電動汽車應用發展對電池需求的提升，鋰離電池的能量密度也在不斷提高；硅材料由于其優異的比容量而成為一種理想的負極材料。
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