وفيما يتعلق الجرافيت سلبية مادة القطب التقليدية (372 مللي أمبير / ز)، وهي مادة السيليكون القطب السالب لديه قدرة عالية جدا النظرية محددة (3580 مللي أمبير / ز)، ومستقبل الطاقة العالية الكثافة المواد بطارية ليثيوم أيون الأنود في الاختيار. ومع ذلك، فإن وجود السيليكون الأنود حجم التغيير المادي (ما يصل إلى 3 أضعاف)، مما أدى إلى سحق من جزيئات السيليكون، مما تسبب في فيلم SEI يرد مرارا انخفاض كفاءة coulombic، وضعف الاتصالات الكهربائية الاستقطاب يزيد من دورة المسؤول عن تصريف، بحيث الفعلية مادة الأنود السيليكون الفقيرة دورة الحياة والقدرة على معدل.

نينغبو الليثيوم قوة تكنولوجيا المواد البطارية ومعهد الهندسة الهندسة المختبر منذ عام 2011 لإجراء البحوث وتطوير مواد الأنود القائمة على السيليكون، تم إحراز تقدم في هذه السلسلة. 2012 سجلت ثلاثية الأبعاد نانو المسامية سي / الجرافين المواد المركبة سلبية القطب. في الآونة الأخيرة، كما ذكرت السيليكون ثنائي الأبعاد / ثاني أكسيد السيليكون سلبية المواد المركبة كهربائي جديد (2D نانو سي / SiO2). الانتقال الطوبوغرافية العمل CaSi2 الطبقات هيكل، والحل تجريد الكيميائية هو ذرات الكالسيوم الحمضية (FIG 1A)، وترك طبقة ذرية واحدة من السيليكون alkenyl مطوي، فقط لأن ذرات سي هي المهجنة SP3، silenes في غير مستقر للغاية أكسدة محلول مائي من متبدل الاستقرار siloxene ثنائي الأبعاد (FIG 1B)، وsiloxene ثنائي الأبعاد بعد شروط المعالجة الحرارية مناسبة لdisproportionation المجففة لإعطاء ثنائي الأبعاد السيليكون / ثاني أكسيد السيليكون سلبية المواد المركبة القطب (2D نانو سي / SiO2)، حيث السيليكون فرقت نانو موحد في أكسيد السيليكون غير المتبلور (الشكل 1C). هيكل ثنائي الأبعاد يمكن أن تقلل بشكل فعال المسافة هجرة أيونات الليثيوم، نانو السيليكون وأكسيد السيليكون يمكن أن تقلل بشكل فعال في توسيع حجم، وبالتالي فإن استخدام 2D نانو سي / SiO2 @ C أعد بهذه الطريقة المعرض الاستقرار الدراجات ممتازة ومعدل القدرة. وأظهرت الاختبارات الكهروكيميائية أنه في 0.15 A / ز حالة، وتصريف الأول سعة أكبر من 950 مللي أمبير / ز، في مناطق ذات كثافة العالية الحالية 7.5 A / ز، تم الإبلاغ عن سعة تفريغ 360 ماه / ز، مقارنة مع السيليكون في الأدب أو مادة أكسيد السيليكون، وهي ميزة كبيرة في الأداء من معدل (FIG 2)؛ في مناطق ذات كثافة العالية الحالية 1.5، 3.0 و 7.5 ل/ ز، و 300 أسابيع قدرة دورة معدل البقاء كان 73، 73 و 92 على التوالي (FIG 3. ). ويتوقع حياة طويلة و2D جديد نانو سي / SiO2 @ C الأنود المواد ليتم تطبيقها على السيارة الكهربائية (FIG 4).

تم نشر العمل البحثي لثنائي الأبعاد suboxides السيليكون النانو مع nanodomains سي محصورة في غير متبلور SiO2derived من siloxene كما الأنود عالية الأداء لبطاريات ليثيوم أيون في نانو الطاقة.

وقد تم تمويل هذا البحث من قبل اللجنة الوطنية مفتاح R & D المشاريع، المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، وتركز الأكاديمية الصينية للعلوم في نشر المشاريع والمشاريع الرائدة مع الأكاديمية الصينية للمشاريع تطبيق التكنولوجيا الجرافين R & D العلوم نينغبو.

FIG. 1.A) siloxene التخطيطي عملية تجريد، ب التركيب الجزيئي التخطيطي siloxene)، ج) ثنائي الأبعاد السليكون المطلي الكربون / المجهرية التخطيطي السيليكا بمركب متناهي في الصغر الأنود المواد

ارتفاع معدل عرض مقارنة الأداء من مادة السيليكون الأنود 2. ثنائي الأبعاد FIG العمل السيليكون / السيليكا المواد المركبة سلبية القطب ذكرت في الأدب

3. FIG ثنائي الأبعاد السليكون / السليكون الاستقرار دورة ثاني أكسيد من المواد المركبة القطب السالب

عمر البطارية الطويل التخطيطي ثنائية الأبعاد السيارة الكهربائية 4. FIG السيليكون / ثاني أكسيد السيليكون المواد المركبة ل