科技部：锂离子动力电池高容量硅/碳负极材料取得突破

目前市场上主流电动汽车的行驶里程和人们日常出行需求仍有差距，提升动力电池能量密度是解决这一问题的关键。科技部10月23日消息，国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项支持的北京大学项目团队设计制备出一种高比容量的自体积适应性硅/碳负极材料，为开发高比能量锂离子电池、进一步提高电动汽车行驶里程奠定了基础。

开发高容量负极是研制400Wh/kg锂离子电池的重要前提，硅基负极具有10倍于现有石墨负极的理论比容量，是当前负极材料开发的重点。但硅基负极在循环过程中涉及巨大的体积膨胀，导致其循环稳定差、循环库仑效率低，严重制约了高容量硅基负极的实际应用。北京大学项目团队通过原位包覆、刻蚀等途径，制备出一种蛋黄结构Si/C复合材料。由于在活性纳米Si核与碳壳之间预留了缓冲空间，复合材料在充放电过程中表现出自体积适应性和良好的结构、界面稳定性。该材料比容量达到1300mAh/g，3C、500周和5C、1000周后的容量保持率高达90%和80%。这一工作为开发能量密度达到400Wh/kg的锂离子电池奠定了基础。