碳氧化硅(SiOC)由于其可調(diào)的化學成分、高可逆容量和小的體積膨脹,在鋰離子電池中擁有巨大的潛力。然而,由于其導電性差,其商業(yè)應用受到限制。圖1. 材料制備示意武漢科技大學雷文、張海軍、中國科學院成都有機化學研究所謝正偉等通過水熱處理結(jié)合CH4熱解策略,首次制備了平均直徑為302nm的紅毛丹狀垂直石墨烯涂層空心多孔SiOC(Hp-SiOC@VG)球狀顆粒。SiOC的中空多孔結(jié)構(gòu)減輕了Li+插入/提取過程中產(chǎn)生的體積膨脹效應,垂直石墨烯增強了電子傳輸,而CH4熱解產(chǎn)生的碳增加了可逆的SiO3C和SiO2C2結(jié)構(gòu)單元。DFT計算證實,與SiOC3的對應物相比,SiO3C和SiO2C2結(jié)構(gòu)對Li+的吸附能力更高。圖2. Hp-SiOC@VG的電化學性能因此,這種精心設計的結(jié)構(gòu)賦予了Hp-SiOC@VG優(yōu)異的電化學性能。特別是,Hp-SiOC@VG電極在1.0 A g-1的條件下提供了高的初始庫侖效率≈75%,經(jīng)過600次循環(huán),具有335 mAh g-1的出色可逆容量和良好的倍率能力。此外,Hp-SiOC@VG//LFP全電池在0.2A g-1的條件下循環(huán)100次后也表現(xiàn)出了較高的可逆容量和保持率。這項工作不僅克服了傳統(tǒng)SiOC材料的制備復雜性,也克服了SiOC摻雜碳材料的改性限制,進一步拓寬了SiOC基材料在儲能裝置中的實際應用。圖3. 全電池性能On the Practical Applicability of Rambutan-like SiOC Anode with Enhanced Reaction Kinetics for Lithium-Ion Storage. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302348