近日，國家能源集團北京低碳清潔能源研究院團隊依托煤直接液化瀝青的高殘?zhí)技耙资奶匦裕邪l(fā)出氧化亞硅/硅酸鹽/石墨烯/無定形碳的高容量電池材料。該材料不僅大幅提升儲鋰性能，更一舉攻克硅基材料容量衰減快、導(dǎo)電性差的行業(yè)技術(shù)瓶頸。相關(guān)成果發(fā)表于期刊《Journal of Power Sources》。

研究團隊針對硅基負極體積膨脹大、首效低和導(dǎo)電性差等問題，提出采用煤直接液化瀝青與石墨烯協(xié)同構(gòu)筑“碳—碳網(wǎng)絡(luò)”的解決方案。他們通過在氧化亞硅的表面上原位生成高活性二硅酸鋰相，并結(jié)合“碳—碳網(wǎng)絡(luò)”高導(dǎo)電性與結(jié)構(gòu)韌性特點，實現(xiàn)活性層預(yù)補鋰以提升首次庫侖效率。“碳—碳網(wǎng)絡(luò)”還起到了“彈性鎧甲”作用，有效緩沖氧化亞硅充放電過程中的體積膨脹，抑制電極粉化。最終電極厚度膨脹率從109%降至41%，循環(huán)穩(wěn)定性提升近9倍，充電速度提升了3倍。

該研究為新能源汽車、高端電子設(shè)備及大規(guī)模儲能等領(lǐng)域開發(fā)高能量密度、長壽命鋰離子電池提供了關(guān)鍵材料基礎(chǔ)。機理研究進一步揭示了多組分間的協(xié)同增強機制，為未來電池材料的理性設(shè)計提供了重要參考。