硅烯：新型锂电池负极材料已成热点

    锂离子电池是最常用的储能设备，因为具有便于携带、环境友好和高能量密度等特色，广泛应用于智能手机、笔记本电脑以及电动车中。最常用的负极资料是石墨，其层间的范德华力保证该资料在充放电过程中的稳定性以及循环使用寿命。但因为晶格常数较小约束了锂离子能够插层的方位，容量值低。寻找一种具有高容量以及循环稳定性的资料是当下锂电池生产材料研讨的热门。

    硅烯是一种具有蜂窝状构造的层状硅资料，可经过分子束外延以及固相反响的办法制备得到。因为在硅烯中，硅原子间的键长要比石墨烯中碳原子间的键长大许多，所以硅烯中层间原子摆放具有曲翘的摆放构造。比较于传统金刚石构造的硅资料，硅烯的层间耦合作用是范德华力，层与层之间供给了可供锂离子刺进的空间，保证在充放电过程中硅烯的构造不被损坏，然后避免了传统硅电极资料在充放电过程中电极体积膨胀的疑问。使用硅烯制造的负极资料的稳定性和循环次数都能够得到很大的进步，比较于石墨，多层硅烯的晶格常数更大，其理论容量能够到达石墨的三倍左右。

    近来，澳大利亚伍伦贡大学杜轶课题组经过分子束外延的办法制备了单层/多层硅烯样品，并用扫描隧道显微镜详细地研讨了硅烯的原子和电子构造。研讨结果清楚地显现了硅烯的ABA?构造。经过角分辨光电子能谱仪断定了硅烯的狄拉克费米子特性，这一研讨标明硅烯中的电子具有极快的传输速度，处理了传统硅资料中导电性差的疑问。别的，研讨还标明硅烯在大气下的稳定性远高于传统硅资料，其构造和电子功能均得以坚持。这一效果近期发表在Advanced Materials [1]和ACS Central Science [2]上。文章的榜首作者是伍伦贡大学的庄金呈博士和李志博士。
    别的，使用固相法制备的硅烯中硅原子和钙原子替换摆放形成层状构造，经过部分化学插层的办法把钙移除，进而得到独立无衬底的硅烯。使用这种化学法制备的硅烯作为锂电池的阴极，一起具有硅基资料的高容量和石墨资料的杰出循环特性等长处，变成一种十分有潜力的锂离子电池负极资料。