硅基负极频频创新，成为负极新势力
《ACS AMI》：空心石墨烯抑制锂离子电池硅负极的体积膨胀
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来自韩国的研究人员证明了空心石墨烯能够在硅基电极中同时作为导电剂和膨胀抑制剂，空心石墨烯通过压扁石墨烯外壳周围的空隙吸收了锂化时硅的膨胀从而抑制体积膨胀，且空心石墨烯能在硅脱锂后部分恢复到其初始形状。由于石墨烯层的机械柔韧性，空心石墨烯具有很强的机械性能，可以抵消硅的体积变化引起的机械应变，从而与传统导电剂相比，提高了机械稳定性和容量保持率。相关论文以题目为“Hollow Graphene as an Expansion-Inhibiting Electrical Interconnector for Silicon Electrodes in Lithium-Ion Batteries”发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。
纯硅全固态电池！华人美女科学家一手发Science，打破记录
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2021年9月24日，加州大学圣地亚哥分校的华人美女科学家孟颖（Ying Shirley Meng）教授团队提出了一种全新的方案可以一次性解决硅负极面临的上述问题，即通过使用硫化物固态电解质以及不含碳的99.9 wt.%微硅(μSi)阳极的组合，组装了一种高性能的纯硅阳极全固态电池（ASSB）。所制备的全电池不仅能够在高面电流密度（5 mA cm -2）和宽温度范围内（-20 ℃到80℃）稳定运行，还可以提供高达 11 mAh cm -2 (2890 mAh g -1) 的面积容量。
研究表明，该电池可以在5 mA cm-2的电流密度下稳定循环 500 次，容量保持率高达 80% ，且平均库伦效率高达>99.9% ，是迄今为止报道的微硅全电池的最佳性能。如此优异的性能主要归因于微硅阳极和硫化物电解质之间理想的界面特性以及锂硅合金独特的化学机械行为，从而彻底解决了硅负极存在的连续的界面生长和不可逆的锂损失等问题。
Nature Energy：美国阿贡国家实验室，硅负极电池衰退原因
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对于新兴的硅（Si）基电池来说，这具有很大挑战性——尽管对减缓Si负极在循环过程中的体积变化进行了大量研究，但关于其时间依赖性的电化学衰减知之甚少。
在此，美国阿贡国家实验室Christopher S. Johnson团队讨论了一系列关于Si的化学和电化学性质，以进一步描述它们是如何加剧锂离子电池衰退的原因。进一步，提出了一些观点，以为评估和弥补这一缺点提供思路，从而充分发挥该类电池的优势。相关研究以题为“Calendar aging of silicon-containing batteries”发表在最新一期的《Nature Energy》上。
对Si负极的研究主要集中在体积变化的影响上，因此需要更加重视电池衰退的情况。尽管材料的发展和预锂化技术的进步已经助力实现了高的能量，但它们并没有直接解决与时间相关的稳定性问题。显然，将循环寿命作为判断Si结构的唯一电化学性能指标不是十分恰当，希望今后的研究更多关注到电池的衰退方面。
王保峰教授、侴术雷教授，Small观点：通过粘结剂的分子设计来增强硅负极电化学性能的关键因素
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来自上海电力大学的王保峰教授与温州大学的侴术雷教授合作，在国际知名期刊Small上发表题为“Key Factors for Binders to Enhance the Electrochemical Performance of Silicon Anodes through Molecular Design”的观点文章。该观点文章全面总结了对粘结剂性能有重大影响的关键因素，和调控这些关键因素的改性方法，提出了粘结剂的一些可能的研发方向。
双交联结构粘结剂是目前比较有效的一种改善硅体积膨胀的方法。目前可以考虑的一种是“动静结合”的双交联网络的粘结剂，还有一种是“刚柔并济”的双交联网络粘结剂。
目前用于高硅负载量以及微米级硅的粘结剂尽管已经有一定的成效，但其由于制备方法问题，仍无法很好地规模化生产。因此仍然需要寻找到一种简单且有效的，且适用于高硅负载量以及微米级硅的粘结剂以及制备工艺。
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