鋰離子電池負極材料PK：石墨vs硅材料

石墨材料是鋰離子電池界的元老，具有眾多優(yōu)良的素質(zhì)，但是隨著近年來一批高性能的負極材料異軍突起，威脅到了石墨材料的地位，演繹了一場相愛相殺的大戲。硅負極材料作為新材料中的杰出代表，與石墨真的是愛恨情仇理不清。

硅負極材料理論比容量達到4200mAh/g以上，遠高于石墨類負極（372mAh/g），是下一代鋰離子電池負極材料的有力競爭者。但是硅負極存在天然的缺陷，鋰嵌入到Si的晶胞內(nèi)，會導(dǎo)致Si材料發(fā)生嚴(yán)重的膨脹，體積膨脹達到300%，造成正極材料膨脹、粉化，造成容量迅速下降，為了克服硅負極的這些缺點，科學(xué)家將兩種材料結(jié)合在一起，利用石墨克服硅負極的缺點。雖然硅最初是要取代石墨負極，但是最后兩種材料卻走到了一起，你中有我，我中有你。

硅碳復(fù)合根據(jù)硅的分布方式主要分為包覆型、嵌入型和分子接觸型，而根據(jù)形態(tài)則分為顆粒型和薄膜型，根據(jù)硅碳種類的多少分為硅碳二元復(fù)合與硅碳多元復(fù)合。

硅碳復(fù)合材料的制備方法有多種，例如高能球磨法（既機械活化法，其主要原理是利用機械能誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)或者誘導(dǎo)材料組織、結(jié)構(gòu)和性能的變化）、化學(xué)氣相沉淀法（既CVD法）、濺射沉積法（這是制備膜材料的主要方法，利用氣體放電產(chǎn)生的離子，在電場的作用下，高速轟擊靶材，使得靶材中原子逸出，沉積到基體上形成薄膜），蒸鍍法（將材料加熱蒸發(fā)，使得材料氣化/升華，并沉積在基體上形成薄膜），高溫裂解法等。

目前應(yīng)用的主要方法為高溫裂解法，這種方法，相較于其他方法，工藝相對簡單，具有很好的應(yīng)用前景。常用的方法為將納米硅顆粒分散在有機溶劑中，并加入相應(yīng)的有機物，干燥后在高溫下發(fā)生反應(yīng)裂解反應(yīng)，生成Si碳復(fù)合材料。例如Pengfei.G等將納米Si，六氯環(huán)三膦腈（HCCP）和4，4’-二羥基二苯砜（BSP）加入到四氫呋喃和乙醇的混合溶液之中，然后加入三乙胺（TEA）分散清洗干燥后，高溫裂解得到Si-C復(fù)合材料，其比容量超過1200mAh/g以上，循環(huán)40次容量保持率達到95.6%。