硅负极的能量密度超过4000mah/g，是372mah/g的石墨材料的10倍以上。并且硅是地球上第二丰富的元素，占地壳的27.7%。

但是由于硅负极在锂化过程中的体积膨胀超过3倍，使得电极机械稳定性不好。并且不稳定的新的SEI层的形成会造成快速能量损失。

图1：硅微粒和碳氧化硅合成核壳结构的设计示意图

为了克服这些问题，一些厂家会采用硅纳米颗粒，但是。它们具有更大的比表面积，增加电解质的消耗，前几次的充放电循环库伦效率较差。

“康桥电池能源CamCellLab”公众号了解到，日本先进科学技术研究院的科学家开创了一种新的解决方案，可以显着提高锂离子电池的性能，这对于实现双碳目标至关重要。

图2：提纯硅

他们开发了一种核壳型材料，其中中心核由硅微粒（siliconmicronparticles，SiMP）组成，这种微粒涂有碳材料，然后将碳氧化硅黑色玻璃作为壳层接枝。

图3：由NCA为正极硅微粒和碳氧化硅为负极的全电池供电的发光二极管

这种新型结构材料作为半电池的阳极，来测试在不同电位窗口下的锂脱嵌和入嵌能力的检验。该材料中锂在颗粒中的扩散能力非常优秀，减少内阻和体积膨胀问题。在775个循环下可以保持99.4%的能量。

该研究展示了硅微粒作为电池负极材料的惊人潜力，更主要的是，它的合成过程可以很容易地扩大规模，这意味着它对于生产低成本电动汽车至关重要。

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