硅 / 石墨复合资料因其具有较高的比容量，被认为是新一代锂离子电池极具发展前途的负极资料。但是，在脱嵌锂进程中，硅与石墨在体积改变上的巨大差异，容易构成复合资料中石墨的电触摸丢失。更严峻的是，硅和石墨负极之间的内涵差异 ( 包含锂化电位 ( 硅： 0.4V vs. Li+/Li ；石墨： 0.1V vs. Li+/Li) 和储锂机制 ( 硅：合金化型；石墨：嵌入型 )) 使循环进程中复合电极资料石墨组分遭到继续的应力。现在常用的硅 / 石墨复合资料制备工艺 ( 即先对硅进行改性，再与石墨混合 ) 不能够确保硅在石墨基体中的均匀涣散，集合的硅畴易发生应力会集，最终使复合资料负极粉化失效。

  近来，北京化工大学宋怀河教授课题组在《 Small 》期刊上宣布题为“Simple Construction of Multistage Stable Silicon-graphite Hybrid Granules for Lithium-ion Batteries”的文章 (DOI: 10.1002/smll.202207167) 。该课题组受粉体工程启示使用湿法制粒及随后炭化这种简略办法，规划制备了具有多级安稳结构的硅 / 石墨杂化颗粒 (SGHG) 。这一工艺将硅的改性和硅与石墨混合这两个独立的进程整合在一起，简化了硅 / 石墨复合资料的制备工艺，一起确保了硅在石墨基体中的均匀涣散。所制备的 SGHG 具有多级安稳结构，首先在剪切力和粘结液桥的效果下硅颗粒被限域在石墨严密堆积构成的空地中。其次，粘结剂沥青炭化后，以固桥的方式与颗粒结合，不只原位包覆硅颗粒以缓解其体积胀大，并且还将各组分衔接在一起，构成一个完好的炭网络。试验选用描摹结构表征、电化学功能测验与有限元分析模仿相结合的办法，证明了多级结构有利于锂离子存储、应力涣散和结构安稳。本文还经过操控制粒进程的沥青增加量，探究其对所制备 SGHG 的描摹、粒度、电化学功能和电极结构安稳性的影响。经过简略湿法制粒和炭化制备的多级安稳结构硅 / 石墨复合资料为进一步简化出产的根本工艺、提高负极功能供给了新思路。

  图 6. (a) 全电池模型。 (b) LED 灯泡被点亮的相片。 (c) SGHG-20//LiFePO4 在 0.1 C 时的初始充放电曲线。 (d, e) 全电池倍率功能和相应的容量保存。 (f) 全电池在 2 C 电流密度下的长循环功能。 (g) 与其他报导全电池的电化学功能指标比较。

  课题组研讨方向：炭资料及其储能，具体包含：1）储能资料与器材（锂/钠/钾离子电池，超级电容器等）；2）炭纳米资料；3）沥青基炭资料；4）多孔炭资料。

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