通过氧桥将天然黏土衍生的SiOx与石墨烯气凝胶结合，用于先进的锂离子存储技术

《Energy & Fuels》：Natural Clay-Derived SiOx@Graphene Aerogel Integrated through an Oxygen Bridge for Advanced Lithium Storage

硅氧化物/石墨烯气凝胶负极通过天然膨润土合成，氧桥连接增强电子传输与结构稳定性，实现602 mAh g?1容量和1200+循环寿命。

　　

二氧化硅（SiO_x）材料作为锂离子电池的负极材料展现出巨大的潜力。然而，由于其固有的缺点（如机械性能较差、导电性低以及循环性能有限），SiO_x材料的发展受到了显著限制。本文报道了一种简便且成本低廉的合成方法，利用天然丰富的凹凸棒石（ATP）粘土制备了锚定在石墨烯气凝胶（SiO_x@GA）上的SiO_x纳米颗粒，这种材料在锂离子电池中具有显著的应用前景。通过广泛的表征和密度泛函理论（DFT）计算，我们发现源自粘土的SiO_x纳米颗粒由于形成了氧桥而与缺陷石墨烯结合，从而实现了导电石墨烯纳米片与绝缘体SiO_x之间的高效电子转移。此外，这种强相互作用还能防止SiO_x在石墨烯气凝胶上的过度还原，使其同时具备硅和二氧化硅的优点，有效抑制了体积膨胀并提高了负极材料的整体稳定性。结果表明，采用SiO_x@GA作为负极的锂离子电池表现出优异的电化学性能：在1 A g^–1的电流密度下，其比容量高达602 mAh g^–1，且循环寿命超过1200次。这项工作为利用自然资源开发大规模、低成本的基于SiO_x的负极材料以用于高性能锂离子电池提供了一种实用且可行的策略。