化学进展

作者：张伟, 齐小鹏, 方升, 张健华, 史碧梦, 杨娟玉

单位：<sup class=\mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\>1.</sup> 有研科技集团有限公司国家动力电池创新中心 北京 100088,<sup class=\mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\>2.</sup> 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 北京 100088,<sup class=\mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\>3.</sup> 北京有色金属研究总院 北京 100088

关键词：锂离子电池,硅碳复合材料,镶嵌结构,硬碳,软碳

基金：国家重点研发计划(2016YFB0100400),国家自然科学基金项目(51604032),北京市优秀人才培养资助项目(2017000097607G094)

随着低比容量硅碳复合材料(&lt;500 mAh/g)在锂离子电池中的商业化应用,硅基负极材料也从实验室研究走向了产业化发展。近年来的研究工作中,许多方法被用来解决硅在循环过程中体积变化(&gt;300%)所带来的一系列问题。在材料结构方面,从最初的硅材料纳米化、硅与其他材料复合等技术手段转变到了硅碳复合材料二次颗粒的结构设计、表面包覆层设计等方法;在应用性能方面,除了早期文献报道的材料比容量、循环性能等参数外,还增加了材料比表面积、振实密度、首次及循环库仑效率等更符合电池实际应用要求的性能参数研究,从而极大地推动了硅基负极材料的商业化应用进程。本文首先综述了近年来硅碳复合材料组成、结构设计的发展脉络,进一步分析了由石墨、软碳、硬碳、碳纤维和石墨烯等碳源合成的硅碳复合材料的结构特点,并对其电化学性能进行分析对比,总结了碳在硅碳复合材料结构及其性能上发挥的作用。最后,对硅碳复合材料制备过程中的结构设计要求和碳材料的选择进行了分析和展望。

来源：2020年第4期

《化学进展》期刊编辑部

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