硅基材料由于其具有較高的容量和低放電電位的優(yōu)點，是作為高能量密度鋰離子電池最有前景的候選材料。然而，硅在嵌鋰之后會出現(xiàn)巨大的體積膨脹（~300%），從而導致其結(jié)構(gòu)破壞，形成持續(xù)不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面（SEI），這極大地阻礙了硅基負極材料在實際電池中的應用。

為了解決這些缺點，研究者對具有新型結(jié)構(gòu)的硅基材料進行了大量的研究，包括納米結(jié)構(gòu)的硅和硅/碳復合材料。然而，減小硅顆粒尺寸對性能的改善程度有限，硅表面暴露于電解液中仍會造成較低的庫倫效率和容量衰減。

目前，碳包覆納米硅被認為是提高硅基負極電化學性能的最有效策略之一。一方面，碳殼供應了體積變化的空間；另一方面，碳殼表面形成穩(wěn)定的SEI膜，有利于庫倫效率的提高和容量的保持。

近日，華東理工大學龍東輝教授和美國加州大學河濱分校郭居晨教授(共同通訊)以ColloidalSynthesisof[email protected]CompositeMaterialsforLithium-IonBatteries為題在Angew.Chem.Int.Ed上發(fā)表文章報道了一種新型碳/硅復合材料。

兩種不同的方法（[email protected]@CHD）得到的材料，由于納米硅顆粒在炭載體中的分散形式不同，將其作為鋰離子電池負極材料，也表現(xiàn)出不同的性能。

結(jié)果表明納米硅顆粒在炭殼層中更均勻的分散，其循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能也更優(yōu)異。基于實際應用的考慮，將其作為添加劑與天然石墨混合，所制備的Si/C負極可逆容量可達600mAhg-1(3.1mgcm-2)和450mAhg-1(4.5mgcm-2)。

一:[email protected]

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二：[email protected]

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三：[email protected]

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四：[email protected]

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五:[email protected]

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(c)[email protected]mAg-1和500mAg-1電流密度下的循環(huán)性能和庫倫效率曲線；

(d)[email protected]mAg-1電流密度下的充放電曲線。