科学导报讯 记者耿倩 4月2日，记者从山西煤炭化学研究所获悉，该所宋燕研究员及其带领的科研团队，通过对碳基及硅基负极材料进行结构设计，有效构筑了一系列电极材料，实现了材料比容量、循环稳定性和倍率性能的显著提升。此成果对锂离子电池实现环保而高效的能量存储及转化方式有着积极作用。项目得到了国家自然科学—山西省低碳联合重点基金以及山西省自然科学基金的支持。

在加速能源使用形式由化石能源向清潔能源转变的战略背景下，锂离子电池（LIB）凭借其高能量密度、高功率、长循环寿命、较高的工作电压、放电平稳、宽工作温度范围、无记忆效应和安全性能较好等综合优势，在实现环保而高效的能量存储及转化方式方面显得尤为重要。作为锂离子电池的重要组成部分，负极自身的性能直接影响着整个电池体系的性能。

基于商业负极材料石墨在结构以及容量方面的局限性，山西煤化所科研团队进行了多方尝试。他们以天然石墨鳞片以及沥青焦炭为原料，通过热压烧结的方式制备了石墨碳与多孔纳米碳共存的镍掺杂中空纳米碳负极材料。又以沥青为原料通过加压缩聚的方式制备了类石墨片层碳，此材料作为负极材料时不仅具备石墨的强稳定性，其容量值也得到了提升。针对硅基负极材料循环稳定性差的特性，团队又利用静电作用在硅纳米颗粒表面吸附阳离子表面活性剂来实现核壳双层保护，减弱并限制硅膨胀时应力对材料结构造成的破坏。为进一步调控硅基双包覆结构的性能，团队还采用硬模板法引入空腔来缓和硅的体积变化，实现提高容量以及循环稳定性双层目标。此外，团队还制备了膨胀石墨与硅的复合电极，使硅纳米颗粒与石墨片层之间形成典型的三明治结构，改善了材料的电子传导特性。