2月2日，華為技術(shù)有限公司公開“硅碳復(fù)合材料及其制備方法和鋰離子電池”發(fā)明專利，公開號(hào)為CN112310363A。
專利摘要顯示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種硅碳復(fù)合材料，包括內(nèi)核和包覆在內(nèi)核表面的碳層，其中，內(nèi)核包括石墨骨架、填充在石墨骨架結(jié)構(gòu)中的無定形碳、以及均勻分布在無定形碳中的硅材料。本發(fā)明實(shí)施例還提供了該硅碳復(fù)合材料的制備方法和包含該硅碳復(fù)合材料的鋰離子電池。
硅基材料作為鋰離子電池負(fù)極具有容量高、來源廣泛以及環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，有望替代目前應(yīng)用廣泛的石墨負(fù)極成為下一代鋰離子電池的主要負(fù)極材料。然而，硅在充放電過程中存在嚴(yán)重的體積膨脹(~300%)，巨大的體積效應(yīng)及較低的電導(dǎo)率限制了硅負(fù)極技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。為克服這些缺陷，研究者進(jìn)行了大量的嘗試，采用復(fù)合化技術(shù)，利用“緩沖骨架”補(bǔ)償材料膨脹。碳質(zhì)負(fù)極材料在充放電過程中體積變化較小，具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性能，而且碳質(zhì)負(fù)極材料本身是離子與電子的混合導(dǎo)體；另外，硅與碳化學(xué)性質(zhì)相近，二者能緊密結(jié)合，因此碳常用作與硅復(fù)合的首選基質(zhì)。
在Si/C 復(fù)合體系中，Si顆粒作為活性物質(zhì)，提供儲(chǔ)鋰容量；C既能緩沖充放電過程中硅負(fù)極的體積變化，又能改善Si質(zhì)材料的導(dǎo)電性，還能避免 Si 顆粒在充放電循環(huán)中發(fā)生團(tuán)聚。因此 Si/C 復(fù)合材料綜合了二者的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)出高比容量和較長(zhǎng)循環(huán)壽命，有望代替石墨成為新一代鋰離子電池負(fù)極材料。