不同工艺制备的锂离子电池用硅碳复合材料综述

《ChemPlusChem》：A Review of Si/C Composite Materials Prepared by Different Processes for Lithium-Ion Battery Applications

　　锂离子电池现已广泛应用于消费电子和新能源汽车领域。目前，商用负极材料主要为石墨；然而，石墨的理论比容量相对较低，难以满足日益增长的高能量密度储能需求。硅基材料储量丰富且成本优势显著，理论比容量高达4200 mAh g?1，约为石墨的10倍，使其成为极具前景的下一代负极替代材料。然而，硅在嵌锂和脱锂过程中体积膨胀高达近300%，容易引发颗粒粉化和电极导电网络受损，最终导致循环寿命和容量稳定性严重下降。制备Si/C复合体系可有效解决这些问题。碳基体可包括石墨和煤焦油等传统碳前驱体，以及石墨烯、MXene和MOF衍生碳等新型碳材料。本文系统综述了主流Si/C复合材料的制备方法，包括干法球磨、喷雾干燥、高温热解和化学气相沉积；分析了各工艺调控材料微观结构和Si/C界面结合的作用机制；并总结了通过工艺优化提升电极电化学性能的有效策略。**图形摘要**Si/C复合材料是锂离子电池的核心高容量负极材料。本文通过示意图对比了三种主流制备工艺的优缺点：球磨法操作简单、成本低廉，但Si/C界面结合强度较低，在长期充放电过程中容易发生相分离；喷雾干燥可实现Si/C的均匀分散并制成球形颗粒，有效提高材料的振实密度，但所得前驱体的石墨化度较低，电化学稳定性较差；高温热解和CVD气相沉积可构建多孔核壳碳包覆结构，缓解硅的体积膨胀问题，但这些工艺能耗高、单批次产量有限，难以实现大规模生产。**利益冲突**作者声明不存在利益冲突。**数据可用性声明**支持本研究结论的数据可在合理请求下向通讯作者获取。