作为一种二维(2D)硅烯-锗烯合金,硅烯(SixGey)是一种单相材料,由于其两种元素的低弯曲成分和独特的物理和化学性质,引起了越来越多的关注。这种二维材料有可能解决由低导电性和相应单层材料的环境不稳定性造成的挑战。然而,在理论上研究了硅烯结构,证明了该材料在储能应用中的巨大电化学潜力。独立硅烯的合成仍然具有挑战性,因此阻碍了研究和其应用。鉴于此,布拉格化工大学Zdenek Sofer、Evgeniya Kovalska和Bing Wu等展示了从Ca1.0Si1.0Ge1.0 Zintl相前体中剥离几层硅基的非水电化学方法。该过程是在无氧环境下应用-3.8V电位进行的。
本文要点:
(1)获得的硅基表现出高质量、高均匀性和优秀的结晶性;单个薄片的横向尺寸在微米以内。该二维SixGey被进一步探索作为锂离子存储的负极材料。
(2)两种类型的负极已被制造出来并集成到锂离子电池单元中,即(1硅石-氧化石墨烯海绵和(2硅石-多壁碳纳米管。
(3)有/无硅基的制造的电池都表现出类似的行为;但是硅基集成的电池的电化学特性增加了10%。相应的电池在0.1A-g-1时表现出1145.0 mAh-g-1的比容量。
(4)SiGe-集成电池表现出非常低的极化,这由其在50个工作循环后的良好稳定性和第一次放电/充电循环后发生的固体电解质间水平的下降所证实。作者预计,新兴的双组分二维材料的潜力越来越大,它们在能源储存和其他方面有很大的前景。
Evgeniya Kovalska, Bing Wu, Liping Liao, Vlastimil Mazanek, Jan Luxa, Ivo Marek, Luc Lajaunie, and Zdenek Sofer. Electrochemical Decalcification–Exfoliation of Two-Dimensional Siligene, SixGey: Material Characterization and Perspectives for Lithium-Ion Storage. ACS Nano Article ASAP
DOI: 10.1021/acsnano.3c00658
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c00658