目前市場上主流電動汽車的行駛里程和人們日常出行需求仍有差距，提升動力電池能量密度是解決這一問題的關鍵。國家重點研發(fā)計劃“新能源汽車”重點專項支持的北京大學項目團隊設計制備出一種高比容量的自體積適應性硅/碳負極材料，為開發(fā)高比能量鋰離子電池、進一步提高電動汽車行駛里程奠定了基礎。

開發(fā)高容量負極是研制400Wh/kg鋰離子電池的重要前提，硅基負極具有10倍于現(xiàn)有石墨負極的理論比容量，是當前負極材料開發(fā)的重點。但硅基負極在循環(huán)過程中涉及巨大的體積膨脹，導致其循環(huán)穩(wěn)定差、循環(huán)庫侖效率低，嚴重制約了高容量硅基負極的實際應用。北京大學項目團隊通過原位包覆、刻蝕等途徑，制備出一種蛋黃結構Si/C復合材料。由于在活性納米Si核與碳殼之間預留了緩沖空間，復合材料在充放電過程中表現(xiàn)出自體積適應性和良好的結構、界面穩(wěn)定性。該材料比容量達到1300mAh/g，3C、500周和5C、1000周后的容量保持率高達90%和80%。這一工作為開發(fā)能量密度達到400Wh/kg的鋰離子電池奠定了基礎。