张亚茹， 胡 毅， 程钟灵， 许仕林

(1. 浙江理工大学 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室， 浙江 杭州 310018；2. 浙江理工大学 生态染整技术教育部工程研究中心， 浙江 杭州 310018)

近年来，随着新型纺织品的快速发展，传统纤维产业迎来了新的机遇和挑战，而新能源的开发使得纤维功能化研究成为热点。其中，锂离子电池作为最具潜力的电化学储能设备，在电动汽车、航空航天等领域得到广泛应用[1-3]。其中，硅(Si)因高理论容量、低电化学电位和在自然界中的高丰度成为制备高容量锂离子电池负极的材料之一[4-5]。但其充放电过程中巨大的体积膨胀(～300%)，导致应用时出现严重的电极结构粉碎和电池容量快速衰减问题，阻碍了其进一步发展[6-8]。

静电纺Si/C复合纳米纤维(NFs)已成为储能功能纤维的一个突破口，但将其用于锂离子电池负极材料时电化学性能仍不理想。因为纳米Si分散性和稳定性差，Si/C复合NFs中存在严重的Si 颗粒团聚及外露现象，所以还需要在此基础上进行完善[9-10]。贺勇等[11]用超声喷雾结合化学气相沉积(CVD)法合成手型三维Si/C网络作为无粘结剂锂离子电池Si基负极材料，此方法有效提高了电极的导电性。陆浩等[12]采用C包覆SiO单体，再混合石墨得到质量比容量约为600 mA·h/g 的SiO/C/石墨复合材料,其有效降低了电池的极化和阻抗。陈睿等[13]以碳纳米管(CNTs)和石墨烯作为碳源,采用水热法与Si微球进行复合。这些方法均在一定程度上缓解了Si的体积膨胀，但提升效果不明显。

本文从此问题出发,提出了通过碳纳米纤维(CNFs)结构设计，对纤维表面裸露的纳米Si颗粒进行保护和包覆的思路。……