中國(guó)粉體網(wǎng)訊　　現(xiàn)有的鋰電池負(fù)極技術(shù)已經(jīng)接近極限，為了滿足新一代的能源需求，開發(fā)新型的鋰電負(fù)極技術(shù)迫在眉睫。Si負(fù)極由于超高的比容量和豐富的儲(chǔ)量，成為最具代表性的新技術(shù)之一。

和傳統(tǒng)的石墨負(fù)極相比，Si負(fù)極技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化道路上遇到的一個(gè)重大障礙在于：含膠量較少導(dǎo)致電極混煉效果不理想。

圖1. SGC復(fù)合負(fù)極材料結(jié)構(gòu)及其優(yōu)勢(shì)

圖2. SGC復(fù)合負(fù)極材料制備示意圖

有鑒于此，Ko等人綜合石墨負(fù)極技術(shù)和Si納米技術(shù)，開發(fā)了一種全新的、可大規(guī)模生產(chǎn)的C-納米Si-石墨復(fù)合負(fù)極材料。鋰化過(guò)程中，Si納米殼層可以隨著體積變化而膨脹，不論是石墨內(nèi)部的空心納米Si殼層，還是石墨和碳之間的納米Si中間層，均可以保持形狀完好，不會(huì)破裂或者殘留于Si和石墨之間。

這種特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑一方面確保了Si和天然石墨之間的兼容性，另一方面有效避免了傳統(tǒng)機(jī)械混合中石墨粉和殘留的Si顆粒引發(fā)的嚴(yán)峻的副反應(yīng)。

按照工業(yè)算法，在電極密度為1.6 g cm-3，面積容量>3.3 mAh cm-2，含膠量<4%的條件下，這種復(fù)合負(fù)極第一次循環(huán)庫(kù)倫效率為92%，循環(huán)6次之后庫(kù)倫效率便快速提高到99.5%，100次循環(huán)之后，容量保持率高達(dá)96%。

進(jìn)一步，研究人員以LiCoO2作為正極材料組成全電池，發(fā)現(xiàn)其能量密度高達(dá)1043 Wh l-1，優(yōu)于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)化石墨負(fù)極。

圖3. 各種電極的電化學(xué)性能表征

圖4. 石墨負(fù)極和SGC復(fù)合負(fù)極全電池性能對(duì)比