中科院长春应化所AFM: 通过球磨TiO2剥离石墨构建石墨烯修饰的SiOx基负极

石墨烯由于其独特的物理化学性质在过去的二十年里成为了最受关注的材料之一，并在材料科学，催化，光学，传感器，能量存储和转换等领域中得到了广泛的研究及应用。目前，研究者们已经开发了许多方法用于制备石墨烯，包括经典的Hummers方法，化学气相沉积和机械剥离等。其中，球磨、微机械剥离或超声等策略由于其过程简易和产率高的特点，使石墨烯的制备更易放大生产。在本文中，作者发现通过将石墨与TiO₂共混球磨，可以有效地将石墨剥落成多层石墨烯(MLG)。基于此方法，可以轻松地合成各种石墨烯改性材料。

近日，中科院长春应化所明军研究员首次报道了TiO₂纳米粒子在剥落石墨中的独特作用，可以通过简易的球磨方法有效地从石墨中制备出石墨烯改性的SiO_x基负极。所制备的SiO_x/TiO₂@ MLG可以提供1484 mAh g^-1的高可逆容量，并在2 A g^-1的电流密度下稳定循环1200次。通过与高镍正极匹配组装成的全电池也展示出优异的循环稳定性，这证实SiO_x/TiO₂@ MLG LIB的实用性。相关研究成果“Unraveling Metal Oxide Role in Exfoliating Graphite: New Strategy to Construct High-Performance Graphene-Modified SiO_x-Based Anode for Lithium-Ion Batteries”为题发表在Advanced Functional Materials上。

总之，作者首次发现了TiO₂独特的作用，可以有效地将石墨剥落成多层石墨烯。这种独特的方法可用于制备LIBs中的石墨烯改性的SiO_x基负极材料，通过TiO₂原位剥落石墨成为MLG，然后MLG可以均匀地包覆SiO_x以构建SiO_x/TiO₂@MLG复合材料。并在锂离子电池中证实了SiO_x/TiO₂@MLG的高储锂容量和循环稳定性。此外，提出的SiO_x/TiO₂@MLG | NCM622全电池的能量密度有望超过300Wh kg^-1。这种通用策略可以用于设计不同领域的各种功能性材料。

文献链接：

“Unraveling Metal Oxide Role in Exfoliating Graphite: New Strategy to Construct High-Performance Graphene-Modified SiO_x-Based Anode for Lithium-Ion Batteries”(DOI: 10.1002/adfm.201910657)

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