SiOx由于较高的理论比容量和比Si更好的循环性能被视为下一代锂离子电池的潜在负极材料。为提升循环与倍率性能,SiOx常与碳材料复合,制成SiOx/C复合材料。目前常见的方法是用CVD进行碳包覆,或用碳纳米管或石墨烯等先进碳材料来复合。这些方法的成本都比较高。本工作以从虾和蟹等甲壳类动物外壳中提取的甲壳素为原料,通过温和的水热处理剥离成二维甲壳素纳米片。再通过简单的混合、干燥和碳化处理,制成了SiOx与氮掺杂碳的复合材料。氮掺杂碳的均匀包覆不仅缓冲了SiOx的体积膨胀,还构建了连续的电子传输通道,从而提升了SiOx的循环和倍率性能。该复合材料制备的极片在半电池和全电池中都表现出较好的电化学性能。这种包覆策略还可以推广到Sn、Sb等其它受到体积变化困扰的电极材料。此外,本工作实现了变废为宝,为甲壳素在储能领域的应用提供了新的思路,也能减轻食品工业处理大量废弃生物外壳的成本压力。
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文章链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129754