近日，国家能源集团北京低碳清洁能源研究院团队依托煤直接液化沥青的高残碳及易石墨化的特性，研发出氧化亚硅/硅酸盐/石墨烯/无定形碳的高容量电池材料。该材料不仅大幅提升储锂性能，更一举攻克硅基材料容量衰减快、导电性差的行业技术瓶颈。相关成果发表于期刊《Journal of Power Sources》。
研究团队针对硅基负极体积膨胀大、首效低和导电性差等问题，提出采用煤直接液化沥青与石墨烯协同构筑“碳—碳网络”的解决方案。他们通过在氧化亚硅的表面上原位生成高活性二硅酸锂相，并结合“碳—碳网络”高导电性与结构韧性特点，实现活性层预补锂以提升首次库仑效率。“碳—碳网络”还起到了“弹性铠甲”作用，有效缓冲氧化亚硅充放电过程中的体积膨胀，抑制电极粉化。最终电极厚度膨胀率从109%降至41%，循环稳定性提升近9倍，充电速度提升了3倍。
该研究为新能源汽车、高端电子设备及大规模储能等领域开发高能量密度、长寿命锂离子电池提供了关键材料基础。机理研究进一步揭示了多组分间的协同增强机制，为未来电池材料的理性设计提供了重要参考。
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