硅負極的能量密度超過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%。

但是由于硅負極在鋰化過程中的體積膨脹超過3倍，使得電極機械穩定性不好。并且不穩定的新的SEI層的形成會造成快速能量損失。

圖1：硅微粒和碳氧化硅合成核殼結構的設計示意圖

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，增加電解質的消耗，前幾次的充放電循環庫倫效率較差。

“康橋電池能源CamCellLab”公眾號了解到，日本先進科學技術研究院的科學家開創了一種新的解決方案，可以顯著提高鋰離子電池的性能，這對于實現雙碳目標至關重要。

圖2：提純硅

他們開發了一種核殼型材料，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極的全電池供電的發光二極管

這種新型結構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散能力非常優秀，減少內阻和體積膨脹問題。在775個循環下可以保持99.4%的能量。

該研究展示了硅微粒作為電池負極材料的驚人潛力，更主要的是，它的合成過程可以很容易地擴大規模，這意味著它對于生產低成本電動汽車至關重要。

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