SiO作為負極材料由于其高容量和長循環壽命而引起了極大的興趣。許多有前景的方法，包括高溫下的結構設計和碳涂層，有效地改善了其固有的低電導率和較差的庫侖效率。然而，SiO負極的“熱處理工藝-成分和微觀結構-電化學性能”關系尚不完全清楚。

北達科他大學侯曉東等系統地研究了在一系列熱處理和碳涂層處理下無定形SiO的組成和結構演變，以及由此產生的電化學性能，包括初始鋰化曲線、首效和循環壽命。

圖1 材料表征

作者首先通過使用一系列微觀分析技術，如SEM、Raman和XRD，研究了熱處理和碳涂層工藝對SiO的形貌、微觀結構和化學成分的影響，其重點是分析加工中Si和SiO₂相的動態演化。然后通過X射線吸收近邊緣結構光譜（XANES）技術輔以電池循環壽命和電化學阻抗譜（EIS）測試進一步分析和比較了循環前后的三種負極材料，即原始SiO（P-SiO）、不同熱處理的SiO（D-SiO）和碳包覆D-SiO（D-SiO@G）。

圖2 不同SiO的首次和第二次充放電曲線

該研究揭示了SiO在熱處理過程中的結構轉變，從無定形到不成比例的分層結構，其中形成的電介質外部SiO₂殼和內部SiO₂基質嚴重阻礙了鋰化過程，使電極極化，隨后造成嚴重的過電位，并導致容量損失和循環壽命惡化。而SiO上的碳涂層有效地限制了SiO₂殼的生長并促進電荷轉移，從而提高了電化學性能。

結果，實現了更高的首效(79.3%)和改善的可循環性（200次循環后為84.2%）。這項研究的結果解決了關于SiO的一些長期存在的問題，同時為SiO基負極材料的未來設計和應用提供了重要的見解。

圖3 循環性能和EIS阻抗

Insights into the Effect of Heat Treatment and Carbon Coating on the Electrochemical Behaviors of SiO Anodes for Li-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI：10.1002/aenm.202200127