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Si–Ni Nanofoam Composites with a 3D Nanoporous Structure as a High-Loading Lithium-Ion Battery Anode
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2022-05-19 , DOI: 10.1021/acsaem.2c00893 Haotian Zhu 1 , Xingpeng Du 1 , Zhi Xu 1 , Zhiyang Lin 1 , Xiuwan Li 1 , Xinghui Wang 2
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2022-05-19 , DOI: 10.1021/acsaem.2c00893 Haotian Zhu 1 , Xingpeng Du 1 , Zhi Xu 1 , Zhiyang Lin 1 , Xiuwan Li 1 , Xinghui Wang 2
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Nanoporous metals have attracted much attention in energy storage due to their nanoporous structure, large specific surface area, three-dimensional (3D) conductive network, and excellent ductility. Especially as a current collector, nanoporous metals have unparalleled advantages. In this work, we develop a facile method to fabricate Si–Ni nanofoam composites for a high-loading Si anode in a lithium (Li)-ion battery. The Si particles in the composites take full advantage of Ni nanofoams to overcome the series of problems caused by the volume expansion of Si materials. By introducing a constant current–constant voltage mode, as a high-loading Si anode, the composite electrode exhibits high capacity and excellent cycling performance (1.39 mAh cm–2 after 100 cycles, with 69.5% capacity retention). In addition, the scanning electron microscopy (SEM) image after the cycles shows that the Ni nanofoams can play a role similar to the steel mesh in reinforced concrete, stabilize the composite electrode structure, and improve the Li storage performance.
中文翻译：
具有 3D 纳米多孔结构的 Si-Ni 纳米泡沫复合材料作为高负载锂离子电池负极
纳米多孔金属由于其纳米多孔结构、大比表面积、三维（3D）导电网络和优异的延展性而在储能领域备受关注。特别是作为集电器，纳米多孔金属具有无可比拟的优势。在这项工作中，我们开发了一种简便的方法来制造用于锂 (Li) 离子电池中高负载 Si 负极的 Si-Ni 纳米泡沫复合材料。复合材料中的Si颗粒充分利用了Ni纳米泡沫，克服了Si材料体积膨胀带来的一系列问题。通过引入恒流-恒压模式，作为高负载硅负极，复合电极表现出高容量和优异的循环性能（1.39 mAh cm -2100 次循环后，容量保持率为 69.5%）。此外，循环后的扫描电子显微镜（SEM）图像表明，Ni纳米泡沫可以在钢筋混凝土中起到类似于钢网的作用，稳定复合电极结构，提高锂存储性能。
更新日期：2022-05-19
中文翻译：
具有 3D 纳米多孔结构的 Si-Ni 纳米泡沫复合材料作为高负载锂离子电池负极
纳米多孔金属由于其纳米多孔结构、大比表面积、三维（3D）导电网络和优异的延展性而在储能领域备受关注。特别是作为集电器，纳米多孔金属具有无可比拟的优势。在这项工作中，我们开发了一种简便的方法来制造用于锂 (Li) 离子电池中高负载 Si 负极的 Si-Ni 纳米泡沫复合材料。复合材料中的Si颗粒充分利用了Ni纳米泡沫，克服了Si材料体积膨胀带来的一系列问题。通过引入恒流-恒压模式，作为高负载硅负极，复合电极表现出高容量和优异的循环性能（1.39 mAh cm -2100 次循环后，容量保持率为 69.5%）。此外，循环后的扫描电子显微镜（SEM）图像表明，Ni纳米泡沫可以在钢筋混凝土中起到类似于钢网的作用，稳定复合电极结构，提高锂存储性能。
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