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随着对便携式电源应用需求的不断增长,传统电池正在被推向其理论极限。硅作为锂离子电池负极材料具有高的理论容量,但是硅在锂化/脱锂期间的体积变化会导致循环容量的下降,其低的锂扩散速率也限制了高的倍率性能。多孔硅可以通过最小化应力和为锂扩散提供更小的硅子结构的方式,来解决循环性能和倍率性能不佳的问题。模板辅助法合成和镁热还原过程为多孔硅结构制备提供了一种简便且可扩展的途径。尽管硅是地壳中储量第二丰富的元素,但形成硅纳米材料的过程通常是复杂、昂贵且耗能的,因此从丰富的农作废物中回收硅材料对工业生产具有战略意义。本研究表明,纯硅纳米粒子(SiNPs)可以直接从一种丰富的农业副产品-稻壳(RHs)中获取。由于这种SiNP的小尺寸(10-40nm)和多孔性质,作为锂离子电池负极材料实现了高可逆容量(1764.7mAh/g,为石墨负极的5倍)。使用RH作为原料来源,可以实现低成本和功能性Si纳米材料的整体节能、绿色和规模化合成。粘结剂在维持锂离子电池中电极的机械完整性方面起着关键作用。现有粘结剂通常在大应变下表现出差的离子导电性,这不适用于在循环期间体积变化较大的高容量硅(Si)基负极。通过退火制备的新型复合粘结剂PUA(聚氨酯丙烯酸酯)&PEDOT:PSS(聚3,4-亚乙二氧基噻吩:聚苯乙烯磺酸盐)具有以下优点:(1)粘结剂具有高的Li离子扩散性。(2)PEDOT:PSS与PUA相互作用产生高模量,有助于保持体积收缩期间的Si负极的机械结构。(3)PEDOT:PSS与表面SiOx的强键合提高容量保持率。由该复合粘结剂和Si纳米颗粒组成的Si电极在电流密度为420mA/g的100次循环后表现出超过2194.7 mA h/g的高可逆容量,并且在大电流密度4200mA/g下保持1204mA h/g的高容量。这种创新的复结粘合剂为高功率和高容量锂离子电池的多功能粘结剂的设计提供了新的视角。