伦敦玛丽女王大学鲁学锟Nature Nanotechnology：多模态多尺度先进原位表征解析石墨/硅复合电极

本文针对锂离子电池石墨/硅复合电极在循环过程中的电化学-机械行为展开研究。背景方面，硅材料虽具有高理论容量，但体积膨胀严重导致结构破坏，与石墨复合可兼顾容量与稳定性，但仍面临反应非均匀性和循环衰退等挑战。研究目的为通过多模态原位成像技术解析电极多尺度演化机制，揭示硅颗粒孔结构、碳黏结相膨胀及石墨-硅空间排布对反应动力学的影响。结论表明：非均匀孔结构硅易发生各向异性膨胀开裂，石墨包覆会限制硅活性，CBD膨胀加剧孔隙损失；提出双层电极设计，通过上层石墨缓冲层与下层高硅活性层协同提升循环稳定性（容量保持率72% vs 均质电极15%），并建议控制硅充电深度（SOC<80%）和优化固-固接触比例（0.4–0.8）以平衡电子/离子传输。