冠通蓄电池6-GFM-38应急
近年来，硅碳负极材料相关技术发展迅速，迄今已有少量产品实现实用化，日本日立集团Maxell公司已开发出一种以“SiO-C”材料为负极的新式锂电池，并成功地应用到诸如智能手机等商业化产品中。硅碳负极锂离子电池距离真正大规模商业化应用仍有大量科学问题亟需解决。
本文从材料选择、结构设计以及电极优化等方面综述了硅/碳复合材料近年来的研究进展，并对硅碳材料的发展趋势作了初步展望，以期为研究高性能锂离子电池负极用硅碳复合材料提供借鉴。
硅碳复合材料结构设计
从硅碳复合材料的结构出发，可将目前研究的硅碳复合材料分为包覆结构和嵌入结构。
1.1包覆结构
包覆结构是在活性物质硅表面包覆碳层，缓解硅的体积效应，增强其导电性。根据包覆结构和硅颗粒形貌，包覆结构可分为核壳型、蛋黄-壳型以及多孔型。
1.1.1核壳型
核壳型硅/碳复合材料是以硅颗粒为核，在核外表面均匀包覆一层碳层。碳层的存在不仅有利于增加硅的电导率，缓冲硅在脱嵌锂过程中的部分体积效应，还可以大限度降低硅表面与电解液的直接接触，进而缓解电解液分解，使整个电极的循环性能得到提高。
Zhang等采用乳液聚合法在硅纳米颗粒表面包覆聚丙烯腈（PAN），经800℃热处理得到硅碳核壳结构复合材料（Si@C）。无定形碳层抑制了充放电过程中硅颗粒的团聚，Si@C在循环20次后容量维持在初始容量的50%左右。硅纳米颗粒在循环20次后容量衰减严重。
Hwa等以聚乙烯醇（PVA）为碳源，采用惰性气氛下高温热解法对硅纳米颗粒进行碳包覆，得到碳壳层厚度为5~10nm厚的硅碳复合材料。采用硅纳米颗粒可以降低硅的体积效应，减弱材料内部应力，碳包覆则缓冲了硅内核的膨胀，该复合材料在100mA/g电流下循环50次后比容量仍可达1800mA˙h/g，展现出优异的循环稳定性，而纯纳米Si和碳包覆微米硅（4μm）容量则衰减至不足200mA˙h/g。
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