编号：CYYJ03014

篇名：锂离子电池用多孔硅基负极的研究进展

作者： 沈志远 孙清鹏 孙金峰 张少飞

关键词： 高能量密度 纳米多孔硅 锂离子电池 衰减机理

机构： 河北科技大学材料科学与工程学院

摘要： 硅(Si)因具有高的理论比容量(4200 mAh/g)、较低的工作电压平台[0.2~0.3 V(vs.Li/Li+)]以及丰富的储量,被认为是下一代负极材料的优上之选。然而,Si负极在实际应用中存在两个亟待解决的关键问题:首先,Si属于半导体,导电能力差;其次,Si负极在脱/嵌锂过程中存在巨大的体积变化,会导致活性物质脱落乃至粉化,并引发固体电解质膜的反复形成与界面电阻升高,对倍率和循环性能产生不利影响。Si基材料中的多孔结构可以很好地缓解巨大的体积变化,并为电子/离子的传输提供更多的通道。同时,高的比表面积也有利于电极和电解质之间的充分接触,提供更多的反应场所。本文从Si负极的失效机制出发,综述了多孔Si基负极的孔结构调控、表面包覆、合金化以及一体化结构对储锂性能的影响,并分析了不同多孔Si改性的容量衰减机理。最后,就未来多孔Si基负极在下一代锂离子电池应用领域所面临的挑战与发展前景进行了展望。