高級通訊設備和電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域日益增長(cháng)的能源需求使得高能量密度鋰離子電池的研制引起了巨大關(guān)注。硅基材料由于具有超高的比容量、大儲量以及相對低的鋰嵌入電位，可用作下一代鋰離子電池負極。然而，在連續嵌鋰和脫鋰過(guò)程中體積的顯著(zhù)變化會(huì )造成活性材料的破碎和脫落，進(jìn)而引起嚴重的容量衰減。很多研究表明，通過(guò)引入石墨烯等某些碳材料得到的硅-碳復合物，可以呈現出碳的很多優(yōu)良特性（比如電導性和機械靈活性），從而可以有效解決這個(gè)問(wèn)題。
最近，北京大學(xué)劉忠范院士與彭海琳教授（共同通訊）合作，提出了一種垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒，它可以用作穩定的鋰離子電池負極并擁有高比容量。在一氧化硅（SiO）微粒表面通過(guò)化學(xué)氣相沉積方法垂直生長(cháng)的石墨烯不僅可以顯著(zhù)增強微粒的導電性能，還能為鋰離子提供大量的傳輸通道。研究發(fā)現，即使在高負載（1.5 mg/cm2）情況下，獲得的復合材料仍然有很好的穩定性（100圈，保持率93%），容量高達1600 mA h/g。
圖1. 垂直石墨烯包裹硅基微粒的設計
圖2. 一氧化硅微粒上的垂直石墨烯生長(cháng)
圖3. 垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒微粒的導電性能測試
圖4. 垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒陽(yáng)極的電化學(xué)性能
圖5. 嵌鋰過(guò)程中垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒粒子的原位TEM表征
圖6. 垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒/石墨-NCA全電池性能測試
資料來(lái)源：中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )
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