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多孔硅(Si)/碳納米復合材料作為高能鋰離子電池(LIB)的負極材料已被廣泛研究。然而，在制備過程中，納米孔結構中Si的收縮和燒結往往會削弱多孔Si的全部優勢。

近日，太平洋西北國家實驗室張繼光（通訊作者）和Ran Yi（通訊作者）等人在知名期刊Adv. Mater.上發表了題為“A Micrometer-Sized Silicon/Carbon Composite Anode Synthesized by Impregnation of Petroleum Pitch in Nanoporous Silicon”的研究性論文。

高溫處理過程中保存設計納米結構的重要性

作者報道了一種通過在多孔硅中浸漬石油瀝青，然后再進行高溫處理來保存多孔硅納米結構的可伸縮方法。由此得到的微米尺寸的Si/C復合材料保持了所需的孔隙率，以適應較大的體積變化和高電導率，從而促進電荷轉移。

瀝青在Np-Si中的浸漬

它還形成了一層穩定的表面涂層，限制了電解質對納米多孔硅的滲透，并最大限度地減少了循環和儲存過程中電解質與硅之間的副反應。硅基負極含有80%的瀝青衍生碳/納米孔硅，可以非常穩定地循環(NMC532)電池(450次循環后容量保持80%)。它還可以降低下一代高能LIBs所需的粒子和電極的膨脹程度。該方法還可用于保存其他需要高溫處理的納米多孔材料的多孔結構。

碳化過程中Np-Si和P/Np-Si的結構研究

A Micrometer-Sized Silicon/Carbon Composite Anode Synthesized by Impregnation of Petroleum Pitch in Nanoporous Silicon(Adv. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adma.202103095)

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張繼光/Ran Yi等AM：瀝青助力納米硅負極儲能更進一步

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