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?三單位聯合AFM：4.3 wt%的超低硅熱還原摻雜多孔Si@Moc用作鋰離子電池負極

硅具有超高的理論容量，是鋰離子電池（LIB）中一種前景廣闊的負極材料；然而，硅的體積膨脹大、電導率低，會導致容量下降且穩定性差，進而限制了其實際應用。

在此，陜西科技大學黃文歡、張亞男，西安工業大學金洗郎，上海領鈁新能源科技有限公司王紅等人通過對原硅酸四乙酯（TEOS）包覆的ZnMo-雜化沸石咪唑骨架 (HZIF-ZnMo) 核殼前驅體進行簡便的熱還原，構建了一種超低4.2 wt%硅摻雜的多孔MoC（p-Si@MoC），從而在鋰離子電池中實現了高容量和優異的循環穩定性（在0.2 A g^-1下循環250 次后達到976.6 mAh g^-1）。其中，多孔MoC 質中的均勻分布有助于最大限度地利用其容量。同時，多孔基底增強了鋰離子傳輸動力學，減少了硅的體積膨脹。

密度泛函理論（DFT）計算揭示了p-Si@MoC卓越的電子導電性。X 射線吸收近邊結構（XANES）和擴展 X 射線吸收精細結構（EXAFS）驗證了MoC基體中摻入硅形成的Mo─Si鍵。此外，原位X射線衍射（in situ XRD）揭示了鋰的存儲機制。

圖1. 多孔MoC@Si負極電池的電化學性能

總之，該工作合成了一種超低 4.3 wt% Si 摻雜多孔 MoC 材料作為高容量鋰存儲材料。硅在多孔MoC基體中的均勻分布導致硅的容量利用率最大化。最重要的是，p-Si@MoC避免了充電和放電過程中電極結構的塌陷，從而具有優異的循環性能（在0.2 A g^?1下循環250次后為976.6 mAh g^?1）。?

根據DFT結果和電化學動力學分析，MoC基底表現出高電導率，并調節均勻的離子通量以誘導Li均勻沉積，從而以快速動力學實現光滑的負極表面。此外，原位XRD結果進一步闡明了儲鋰機制。因此，該工作對于提高硅在多孔材料中的利用率具有重要意義。

圖2. 多孔 MoC@Si 負極表面穩定性表征

Ultra-Low 4.3 wt% Silicon Thermal Reducing Doped Porous Si@Moc as Highly Capable and Stable Li-Ion Battery Anode, Advanced Functional Materials 2024 DOI: 10.1002/adfm.202314176

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