硅負(fù)極的能量密度超過4000mah/g，是372mah/g的石墨材料的10倍以上。并且硅是地球上第二豐富的元素，占地殼的27.7%。
但是由于硅負(fù)極在鋰化過程中的體積膨脹超過3倍，使得電極機(jī)械穩(wěn)定性不好。并且不穩(wěn)定的新的SEI層的形成會造成快速能量損失。
為了克服這些問題，一些廠家會采用硅納米顆粒，但是。它們具有更大的比表面積，增加電解質(zhì)的消耗，前幾次的充放電循環(huán)庫倫效率較差。
“康橋電池能源CamCellLab”公眾號了解到，日本先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究院的科學(xué)家開創(chuàng)了一種新的解決方案，可以顯著提高鋰離子電池的性能，這對于實現(xiàn)雙碳目標(biāo)至關(guān)重要。
他們開發(fā)了一種核殼型材料，其中中心核由硅微粒（siliconmicronparticles，SiMP）組成，這種微粒涂有碳材料，然后將碳氧化硅黑色玻璃作為殼層接枝。
圖3：由NCA為正極硅微粒和碳氧化硅為負(fù)極的全電池供電的發(fā)光二極管
這種新型結(jié)構(gòu)材料作為半電池的陽極，來測試在不同電位窗口下的鋰脫嵌和入嵌能力的檢驗。該材料中鋰在顆粒中的擴(kuò)散能力非常優(yōu)秀，減少內(nèi)阻和體積膨脹問題。在775個循環(huán)下可以保持99.4%的能量。
該研究展示了硅微粒作為電池負(fù)極材料的驚人潛力，更主要的是，它的合成過程可以很容易地擴(kuò)大規(guī)模，這意味著它對于生產(chǎn)低成本電動汽車至關(guān)重要。