近年來，硅碳負極被業界視為鋰電技術瓶頸的突破口。國家納米科學中心研究團隊從低成本的二氧化硅納米顆粒出發，改進鎂熱還原技術、規模化制備一種仿繡球形態的硅烯材料（二維共價結合硅碳雜化），應用于鋰離子電池時展現出優異的綜合儲鋰性能。
制備工藝示意圖
近期，研究團隊提出并發展一種“植皮式”二維共價封裝策略，基于繡球狀硅烯進一步制備硅氧碳鍵基繡球狀共價雙烯，表現出很好的綜合儲鋰性能：在800mA/g的電流密度下重量與體積比容量分別高達2646mAh/g和2350mAh/cm3，在2000mA/g的電流密度下循環500次后重量比容量仍保持近1500mAh/g；即使在20000mA/g的電流密度下重量比容量仍高達810mAh/g，體積比容量相比非共價封裝和未封裝材料分別高出1358%和1442%；以整體器件計算，基于該碳硅材料的全電池能量密度比基于石墨的高出40%-60%，比目前的商業化鋰離子電池的比能量和能量密度均高出40%以上。
初步研究表明，二維共價封裝策略在有效緩解硅體積膨脹的情況下，不僅提供了電子/鋰離子高效混合傳輸通道，還變革材料界面、確保了電子/鋰離子高效且穩定傳輸。研究結果對進一步合理改進和大規模生產先進儲能材料具有重要意義。
論文地址：https://www.nature.com/articles/s41467-020-17686-4#additional-information
編譯整理 YUXI
作者：粉體圈
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