近日，中國科學院山西煤炭化學研究所的研究人員通過對碳基及硅基負極材料進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，構(gòu)筑了一系列電極材料，實現(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極材料;以瀝青為原料通過加壓縮聚的方式制備了類石墨片層碳，提升了容量值。他們還針對硅基負極材料循環(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離子表面活性劑來實現(xiàn)核殼雙層保護，減弱并限制硅膨脹時應力對材料結(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特性。對膨脹石墨酸化并加入硅烷偶聯(lián)劑實現(xiàn)硅納米顆粒在石墨片層之間的均勻分散，制備的復合電極片在0.4A/g電流密度下循環(huán)450次后仍有接近800mAh/g的比容量。