一步法升华硅原子制备高电导率的SiC电池材料

研究背景:

碳化硅（SiC）的晶格特点有利于自身脱锂和嵌锂，已经成为研发能量密度高、充电快，功率密度大和寿命长的高性能锂电池负极材料的热点。然而，碳化硅存在电子电导率低，离子内部扩散慢，以及表面易形成致锂钝化的固体电解质界面（SEI）膜等缺陷，会造成电池循环性能与库伦效率的降低。为了解决这些问题，大多数研究组采用了表面石墨化、构建壳状结构等方法，希望改进SiC电极的缺陷，提高锂电比容量和循环性能。相比而言，基于界面工程研究可通过表/界面化学键的构筑，解决SiC电导率低和离子内部扩散效率低的问题。

近期，广州大学王家海教授团队联合香港科技大学邵敏华教授团队，在国际知名期刊Nano-Micro Letter（影响因子：26.6）上发表题为“High-quality epitaxial N doped graphene on SiC with tunable interfacial interactions via electron/ion bridges for stable lithium-ion storage”的研究工作。王家海教授和邵敏华教授为共同通讯作者，广州大学为第一单位。

工作亮点

该工作原位构建外延氮掺杂石墨烯包覆SiC纳米颗粒，利用氮掺杂石墨烯与SiC表面Si-C间的相互作用，构筑利于电荷转移的通道，增强电池的倍率性能和循环性能。结合第一性原理分析，表面Si-C化学键的存在提高了该复合结构的导电性，促进电荷迁移，进一步降低锂离子迁移能垒，调控电荷分布，提升电池的倍率和循环性能。全电池性能测试结果显示其良好的实际应用前景。本研究利用表面构筑增强电极材料导电性及锂离子存储性能，提供了一种纳米结构表面调控的设计方式。

文章链接：https://doi.org/10.1007/s40820-023-01175-6

王家海教授课题组招聘博士后

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