复旦大学上海分子催化与功能材料重点实验室(Shanghai

电动悟空摘录 为了进一步提高锂离子电池的性能，电池制造商需要开发更好的负极来取代常用的石墨。一氧化硅具有较高的比例容量（放电率）和丰富的地壳储量，预计将用于下一代高功率锂离子电池。

然而，一氧化硅也存在一系列缺点，特别是固有电导率低，在充放电循环过程中尺寸（体积）变化巨大。高达300%的体积变化会损坏和脱落负极材料，从根本上降低性能。

复旦大学上海分子催化与功能材料重点实验室（Shanghai Key Laboratory of Molecular Catalysis and Innovative Materials）如果将一氧化硅与碳结合在一种复合材料中，形成现有的石墨负极材料和下一代硅基负极的混合物，电化学家傅正文说成功是可能的。这种复合材料既有优点，又有许多障碍需要克服。这种复合材料有两者的优点，但仍有许多障碍需要克服。

碳具有高导电性和结构稳定性，在循环过程中体积膨胀要小得多，其灵活性和润滑能力有助于抑制硅的体积膨胀。总的来说，这种复合负极具有良好的容量和高循环性能。

然而，解决一组问题只会产生另一组问题，一氧化硅-碳复合负极的库仑效率相对较差。在锂离子电池使用一氧化硅-碳复合负极的第一个循环中，一些锂与复合材料发生不可逆转的反应，产生降解产品（SEI）。寄生的锂化过程反过来会导致活性锂和库仑效率的损失。

据外国媒体报道，为了克服这些挑战，研究人员开发了一种新的预锂技术，提前在电池中储存额外的锂，以补偿电池循环中寄生反应消耗的锂。其他研究人员也开发了预锂化技术，通常涉及纯金属锂、改性金属锂或含锂化合物。例如，在循环过程中，含锂化合物可以在锂化后释放气体，从而降低负极的性能和电池的整体能量密度。

研究人员称这种新的预锂技术为锂固态腐蚀（solid-state corrosion of lithium），含碳氮氧化磷锂（LiCPON）固体电解质代替电解质来解决这些问题。这不仅避免了金属锂不必要的副作用，而且在负极和电解质之间产生了更好的界面。

研究人员通过光学成像、电子显微镜和X射线衍射三种实时观察电化学反应的不同方法，研究固态腐蚀预锂化过程能否如预期进行。与使用电解质的预锂化电极相比，该技术提高了负极的预锂化效率近83%。

研究人员已经用纽扣电池验证了这个概念，现在他们希望通过工业电池演示这个过程。