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由于薄且橫向尺寸大，二維硅材料作為鋰離子電池（LIBs）的高性能負極具有非常廣闊的前景。然而，超薄二維硅納米片（Si-NSs）的簡便合成及其有效應用仍是一個巨大挑戰。

哈爾濱工業大學杜春雨等采用獨特的蝕刻還原法獲得了平均厚度<2 nm的超薄Si-NSs。

圖1 材料表征

首先通過對Al₂O₉Si₃蒙脫土進行HCl蝕刻，然后進行鎂熱還原，可合成平均厚度小于2 nm的超薄Si-NSs。隨后，將這些Si-NSs高度分散在石墨烯上，通過靜電自組裝過程可獲得Si-NSs@rGO納米復合材料。這是迄今為止報道的最薄厚度，它可提供短而直接的離子傳輸途徑，從而顯著促進鋰化-脫鋰過程的可逆性。

此外，超薄性質極大地抑制了由體積變化引起的應力/應變，從而可減輕充放電過程中的粉化。同時，石墨烯和Si-NSs的緊密組裝有效地提高了電子導電性，防止了高表面能Si-NSs的聚集，從而可實現機械穩定的電極結構以承受深度鋰化和脫鋰。

圖2 Si-NSs@rGO的電化學性能

因此，這種獨特的Si-NSs@rGO納米復合結構提供了優異的可逆容量（2395.8 mAh g^-1，0.05 A g^-1）和超高的倍率性能（1727.3 mAh g^-1，1000 mA g^-1）。更重要的是，Si-NSs@rGO材料還表現出超穩定的循環性能（循環1000 次后的可逆容量為1006.1 mAh g^-1）和電極/電解質界面（1000次循環的平均庫侖效率為 99.85%）。

這項工作為制備超薄硅納米片提供了一種有效的策略，并大大提高了硅基材料的倍率和循環性能，因此得到的Si-NSs@rGO復合材料是一種非常實用的鋰離子電池負極材料，具有較高的能量密度和較長的使用壽命。

圖3 Si-NSs@rGO的倍率性能及Li⁺嵌入/脫嵌動力學

Ultrathin Si Nanosheets Dispersed in Graphene Matrix Enable Stable Interface and High Rate Capability of Anode for Lithium-ion Batteries. Adv. Funct. Mater. 2021. DOI：10.1002/adfm.202110046

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哈工大杜春雨AFM：具有穩定界面和高倍率性能的超薄硅納米片@rGO負極

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