近日，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所的研究人員通過(guò)對(duì)碳基及硅基負(fù)極材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，構(gòu)筑了一系列電極材料，實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池材料比容量、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的顯著提升。
    研究人員進(jìn)行了大量的前期研發(fā)工作：以天然石墨鱗片和瀝青焦炭為原料，通過(guò)熱壓燒結(jié)的方式制備了石墨碳與多孔納米碳共存的鎳摻雜中空納米碳負(fù)極材料;以瀝青為原料通過(guò)加壓縮聚的方式制備了類石墨片層碳，提升了容量值。他們還針對(duì)硅基負(fù)極材料循環(huán)穩(wěn)定性差的特性，利用靜電作用在硅納米顆粒表面吸附陽(yáng)離子表面活性劑來(lái)實(shí)現(xiàn)核殼雙層保護(hù)，減弱并限制硅膨脹時(shí)應(yīng)力對(duì)材料結(jié)構(gòu)造成的破壞。
    在此基礎(chǔ)上，鑒于石墨材料高穩(wěn)定性以及硅高比容量的特性，他們制備了膨脹石墨與硅的復(fù)合電極，硅納米顆粒與石墨片層之間形成三明治結(jié)構(gòu)，改善了材料的電子傳導(dǎo)特性。對(duì)膨脹石墨酸化并加入硅烷偶聯(lián)劑實(shí)現(xiàn)硅納米顆粒在石墨片層之間的均勻分散，制備的復(fù)合電極片在0.4A/g電流密度下循環(huán)450次后仍有接近800mAh/g的比容量。