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惊爆!清华团队揭秘硅碳负极材料的新突破与未来走向

 新材料前沿潜力股

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近日,清华大学 - 鄂尔多斯实验室魏飞 - 张晨曦团队于国际材料顶级期刊《Advanced Functional Materials》发表高能量密度硅碳负极材料综述。硅作为合金型负极,容量达石墨的 10 倍,但其循环稳定性远不及商用石墨负极。添加碳纳米管(CNTs)和碳包覆层(CC)是提升其性能的有效策略。

当前电池系统仍沿用 1991 年 Sony 公司配置,CNT 仅作导电剂提升导电性。而在硅基负极时代,碳纳米管需兼具导电、力学增强、粘合、集流体等复杂功能,传统电池系统和基于浆料的方法亟待更新,以提升电池容量、循环性能与安全性。

团队回顾了碳纳米管和碳包覆作为导电剂在基础研究与产业化应用方面的进展。如具有粘结性的功能化碳管,有望实现导电粘结一体化多级功能结构;电极结构设计需革新,一体化干法多级电极具未来优势,长碳管网络与硅基材料同步生长原位结合,复合碳基集流体并实现批量制备。

未来理想电极设计要综合考量缓冲膨胀、离子通道、致密、成本、柔性导电、结构稳定性等要素。通讯作者为魏飞教授和张晨曦副研究员,论文第一作者为何姿颖。

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