2月2日，華為技術有限公司公開“硅碳復合材料及其制備方法和鋰離子電池”發(fā)明專利，公開號為CN112310363A。
專利摘要顯示，本發(fā)明實施例提供一種硅碳復合材料，包括內(nèi)核和包覆在內(nèi)核表面的碳層，其中，內(nèi)核包括石墨骨架、填充在石墨骨架結(jié)構(gòu)中的無定形碳、以及均勻分布在無定形碳中的硅材料。本發(fā)明實施例還提供了該硅碳復合材料的制備方法和包含該硅碳復合材料的鋰離子電池。
硅基材料作為鋰離子電池負極具有容量高、來源廣泛以及環(huán)境友好等優(yōu)勢，有望替代目前應用廣泛的石墨負極成為下一代鋰離子電池的主要負極材料。然而，硅在充放電過程中存在嚴重的體積膨脹(~300%)，巨大的體積效應及較低的電導率限制了硅負極技術的商業(yè)化應用。為克服這些缺陷，研究者進行了大量的嘗試，采用復合化技術，利用“緩沖骨架”補償材料膨脹。碳質(zhì)負極材料在充放電過程中體積變化較小，具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性能，而且碳質(zhì)負極材料本身是離子與電子的混合導體；另外，硅與碳化學性質(zhì)相近，二者能緊密結(jié)合，因此碳常用作與硅復合的首選基質(zhì)。
在Si/C 復合體系中，Si顆粒作為活性物質(zhì)，提供儲鋰容量；C既能緩沖充放電過程中硅負極的體積變化，又能改善Si質(zhì)材料的導電性，還能避免 Si 顆粒在充放電循環(huán)中發(fā)生團聚。因此 Si/C 復合材料綜合了二者的優(yōu)點，表現(xiàn)出高比容量和較長循環(huán)壽命，有望代替石墨成為新一代鋰離子電池負極材料。