作为锂离子电池商用负极材料，石墨的容量限制在372mAh g−1，不能满足高能量密度应用的要求。硅(Si)因其突出的比容量(4200mAh g−1)可能是最有前途的替代品。然而，硅的大容量因其在锂化和脱锂过程中的剧烈体积变化(约400%)而被削弱。氧化硅(SiO)因其容量大、循环寿命长而受到硅基材料的广泛关注，但其低的本征电导率和较低的库仑效率严重限制了其商业化应用。

来自美国北达科他州立大学等单位的研究人员，以低成本煤基腐植酸为原料，采用简便易行的方法原位合成了石墨烯包覆的歧化SiO (D-SiO@G)阳极。HR-TEM和XRD分析表明，石墨烯在SiO表面有良好的包覆层。扫描透射X射线显微镜和X射线吸收近边结构能谱分析表明，石墨烯涂层有效地阻碍了电解液与SiO颗粒之间的副反应。结果表明，D-SiO@G负极在0.1Ag−1下的首次放电容量为1937.6 mAh g−1，初始库仑效率为78.2%。高可逆容量(1023mAh g−1在2.0A g−1下)、优异的循环性能(在2.0A g−1下500次循环后容量保持率为72.4%)和倍率性能(774mAh g−1在5A g−1下)是非常重要的结果。用LiFePO4电极和D-SiO@G电极组装的全纽扣电池表现出令人印象深刻的倍率性能。这些结果表明在高性能锂离子电池中有很大的实际应用潜力。相关论文发表在Advanced Functional Materials。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202101645

图3. a，b)D-SiO@G的TEM图像的低倍和高倍率。c)分别对应于区域1和2的Si纳米晶层和石墨烯层的面间间距。

图5.循环50次后P-SiO(a)粒子和c)D-SiO@G粒子在Si K-edge的平均STXM图像，以及它们在(b，d)处的化学映射。

图6.a)P-SiO和b)D-SiO@G在0.1mV S−1扫描速率下的前3个循环的CV曲线。c)P-SiO和D-SiO@G基电极循环前的奈奎斯特曲线。

图7.a)D-SiO@G//LFP全电池在不同速率下的放电和充电特性。b)D-SiO@G//LFP燃料电池在1℃下的循环性能和库仑效率；c)D-SiO@G//LFP燃料电池成功点亮LED矩阵。

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