锂离子电池高容量硅碳负极材料研究进展  

Research progress on the nano-Si/C materials with high capacity for lithium-iom battery

作　　者：刘柏男 徐泉[2] 褚赓 陆浩[1] 殷雅侠[2] 罗飞[1] 郑杰允[1] 郭玉国[2] 李泓[1] 

机构地区：[1]中国科学院物理研究所,北京100190 [2]中国科学院化学研究所,中国科学院先导专项长续航锂电池项目硅负极研发组,北京100190

出　　处：《储能科学与技术》2016年第4期417-421,共5页Energy Storage Science and Technology

基　　金：国家自然科学基金(51325206和51502334);国家重点基础研究发展计划(973)项目(2012CB932900);中国科学院战略先导科技专项(XDA09010102)

摘　　要：纳米硅碳材料主要成分为纳米硅与碳材料,纳米硅具有较小的颗粒尺寸,其储锂容量较高,碳材料具有较高的电子电导,为复合材料提供较好的电子通道;同时将碳与硅材料复合后能缓和硅材料体积形变带来的应力变化;此外,碳作为包覆材料能有效稳定电极材料与电解液的界面,使SEI膜稳定生长。因此,硅碳复合材料有望替代石墨成为下一代高能量密度锂离子电池负极。本文简要介绍了纳米先导专项硅负极研究团队在纳米硅碳材料方面的研究进展。通过持续的研发与技术更新,目前低容量复合材料（380-450 m A·h/g）的反弹系数、效率、压实密度、加工性能皆不亚于目前商品石墨的水平;在高容量及超高容量材料（500-2000 m A·h/g）方面,通过精细的结构设计,循环性能和倍率性能等得到了较大提升。Nano-Si/C composite materials made from nano-sized Si and carbon, is considered to solve the problem of large volume variation and unstable SEI formation of Si anode upon cycling, which impedes the practical application of Si-based anode. Because the carbon can effectively accommodate strain release and stablize the electrode/electrolyte interface. In this report, the recent progress of nano-Si/C materials is briefly introduced. After continuous research and development, the rebounding, efficiency, compaction density and workability of low capacity composite materials（380~450 m A·h·g^-1） have reached the level of state of art commercial graphite material. The cycle and rate performances of high and ultra-high capacity materials（500~2000 m A·h·g^-1） have been significantly improved owing to the sophisticated structure design.

关 键 词：纳米硅碳复合材料 负极材料 技术进展 锂离子电池 

分 类 号：TM911[电气工程—电力电子与电力传动]