化碎为利：调控硅负极粉碎行为实现高性能锂离子电池

本研究针对硅负极在锂化过程中的粉碎问题，提出创新性解决方案。研究人员通过构建双相碳基质调控硅颗粒的粉碎过程，使石墨骨架维持导电网络，无定形碳层形成自适应屏障，成功将粉碎转化为有利的尺寸优化过程。所制备的Si/G/C复合材料展现1722 mAh g?1的高容量和94.2%的循环保持率，为高容量锂离子电池开发提供新范式。

　　

硅(Silicon, Si)因其超高理论容量被视为下一代锂离子电池(Lithium-Ion Batteries, LIBs)的理想负极材料，但其在锂化过程中产生的剧烈体积膨胀会导致颗粒粉碎(pulverization)，进而引起电气接触失效和固态电解质界面(Solid Electrolyte Interphase, SEI)持续生长等难题。

有趣的是，本研究团队另辟蹊径，提出将粉碎现象转化为可控的尺寸精细化过程的创新策略。他们通过将块体硅与石墨片(graphite flakes)复合，并采用无定形碳(amorphous carbon)基质进行共封装，构建出多孔球形Si/G/C复合材料。这种双相碳结构实现了粉碎过程的精准调控：无定形碳层作为自适应柔性屏障，而石墨片则充当刚性导电骨架。

这种巧妙的结构设计使硅颗粒在锂化过程中的粉碎行为转变为有益的尺寸优化过程，既保证了破碎后硅颗粒的电子传导通路，又有效抑制了电解质渗透。最终制备的复合材料在0.2 A g^?1电流密度下展现出1722 mAh g^?1的高比容量，并在100次循环后仍保持94.2%的容量保留率。

这项研究突破了传统思维定式，证明硅负极的粉碎现象并非需要克服的技术障碍，而是值得把握的重要机遇，为高性能硅基负极的开发提供了全新的设计思路。