具有可扩展空间的硅碳纳米复合材料

硅电极的理论容量非常高，但硅在充电和放电过程中的巨大体积变化会导致容量快速衰减，因此循环稳定性较差。为了克服这个缺点，中科院物理所李宏团队提出了一种制备硅电极材料的新方法，采用了化学气相沉积（CVD）工艺在硅球表面均匀的覆盖炭层，蚀刻碳层和硅核之间的空间，以适应充电和放电过程中硅的膨胀，从而精心设计制备链状Si @ void @ C电极材料。通过调节CVD沉积时间来调节碳壳的厚度，这种硅电极的稳定性有了显着提高。通过对Si @ void @ C，Si @ C和无碳涂层的商业纯硅的对比研究，他们证明了薄而稳定的碳壳和Si @ void @ C结构中合理设计的空隙空间对提高阳极稳定性具有很大作用。链状Si @ void @ C-15在200次循环后表现出983mAh g^-1的可逆容量，并且高容量保持率高达94％，具有出色的循环稳定性和良好的速率性能。该工作发表在Microporous and Mesoporous Materials 275 (2019) 42–49上。