张继光/Ran Yi等AM：沥青助力纳米硅负极储能更进一步

多孔硅(Si)/碳纳米复合材料作为高能锂离子电池(LIB)的负极材料已被广泛研究。然而，在制备过程中，纳米孔结构中Si的收缩和烧结往往会削弱多孔Si的全部优势。

近日，太平洋西北国家实验室张继光（通讯作者）和Ran Yi（通讯作者）等人在知名期刊Adv. Mater.上发表了题为“A Micrometer-Sized Silicon/Carbon Composite Anode Synthesized by Impregnation of Petroleum Pitch in Nanoporous Silicon”的研究性论文。

高温处理过程中保存设计纳米结构的重要性

作者报道了一种通过在多孔硅中浸渍石油沥青，然后再进行高温处理来保存多孔硅纳米结构的可伸缩方法。由此得到的微米尺寸的Si/C复合材料保持了所需的孔隙率，以适应较大的体积变化和高电导率，从而促进电荷转移。

沥青在Np-Si中的浸渍

它还形成了一层稳定的表面涂层，限制了电解质对纳米多孔硅的渗透，并最大限度地减少了循环和储存过程中电解质与硅之间的副反应。硅基负极含有80%的沥青衍生碳/纳米孔硅，可以非常稳定地循环(NMC532)电池(450次循环后容量保持80%)。它还可以降低下一代高能LIBs所需的粒子和电极的膨胀程度。该方法还可用于保存其他需要高温处理的纳米多孔材料的多孔结构。

碳化过程中Np-Si和P/Np-Si的结构研究

A Micrometer-Sized Silicon/Carbon Composite Anode Synthesized by Impregnation of Petroleum Pitch in Nanoporous Silicon(Adv. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adma.202103095)

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