摘要：硅材料因具有比容量高、安全性和低温性好、原料来源丰富等优点,被认为是新型高性能锂离子电池负极材料。但是,硅材料在充放电过程中因锂合金化会产生巨大的体积膨胀,造成硅活性颗粒的粉化失效,同时硅粒子开裂粉化使活性粒子间与集流体间电接触不良形成"孤岛效应",断裂面反复形成新的SEI膜诱发不可逆容量持续损失的问题,制约了硅基材料产业化应用。本文首先从硅的纳米结构、材料的界面和表面结构以及SiOx/C作为结构稳定载体,碳的包覆、复合改性及黏结剂改性几方面介绍了相关研究进展;其次,阐述了这些改进设计对硅基负极材料的结构稳定性和电化学性能的改善机理;最后,就硅基材料产业化应用存在的问题和发展前景做出总结和展望。

摘要：单质硅是一种有潜力的高容量锂离子电池负极材料.然而,受限于充放电过程中巨大的体积膨胀,其循环性能并不理想.在这个工作中,我们设计了一种独特的三组分复合负极材料(Si/Cr_(2)O_(3)/C),其中Si纳米颗粒被限域在碳包覆的氧化铬多层空心球(MSHSs)中.得益于Cr_(2)O_(3)/C基体的体积变化缓冲能力与优异的结构稳定性,将Si纳米颗粒封装在MSHSs中可以有效地提高其电化学性能.合理的结构设计赋予了Si/Cr_(2)O_(3)/C三组分复合材料高的可逆容量(在100 mA g^(-1)的电流密度下,比容量为1351 mA h g^(-1))和稳定的循环性能(在500 mA g^(-1)的电流密度下,循环300次后比容量保持在716 mA h g^(-1)).这一工作提出了一种多壳层空心结构设计的新思路,以解决硅基负极材料循环性差的瓶颈.

摘要：优化锂离子电池负极材料的首次库仑效率和循环稳定性对提升电池的可逆比容量具有重要意义。硅碳复合材料是目前公认的下一代锂离子电池负极材料,本文调研了硅碳二次粒子负极的工艺细节对电池性能的影响,介绍了硅碳二次粒子结构设计、硅基负极材料的预锂化及硅基负极黏结剂等研究进展及存在的不足。在综合分析硅基负极材料的基础科学问题与提升比容量的关键技术的基础上,对开发高性能、高稳定性硅基负极材料的结构、工艺、黏结材料体系方面提出明确要求。