Nano Letters：应力耗散型双连续硅碳微米颗粒及其低膨胀高能量密度锂离子电池

本文针对硅基负极材料在锂离子电池应用中存在的体积膨胀大、循环寿命短等问题，提出了一种具有双连续互穿网络结构的碳-硅微米颗粒（C-CSi）。研究背景表明，传统硅碳复合材料存在电子导电性不足和嵌锂膨胀问题。研究目的是通过构建三维互穿连续分布的纳米硅纤维与多孔碳网络，实现应力耗散和快速离子/电子传输。实验结果表明，C-CSi相比传统离散结构（D-CSi）具有更高的首效（88.4%）、更低的嵌锂膨胀（降低约50%）和更好的循环稳定性。在实用化软包电池测试中，C-CSi/石墨复合负极实现了330 Wh/kg的能量密度和300次循环后80%以上的容量保持率。结论表明，该双连续结构有效解决了硅负极的膨胀和粉化难题，为高能量密度锂离子电池的开发提供了新方案。