导读：日本科学家开发了黑玻璃接枝的硅微粒子作为阳极材料，以提高锂离子电池的性能。
虽然硅的丰富性和高重量容量很适合高效的金属离子电池，但作为电极材料的使用一直很有限。具体来说，硅阳极在锂离子电池中的应用一直被其机械不稳定性所阻碍，这是因为在锂化时体积膨胀不受控制，与锂离子结合的过程中，随后形成了不稳定的固体－电极界面。
目前，纳米结构的硅是最常被探索作为这些问题的解决方案，但它也有一系列的缺点，包括供应缺口，困难和昂贵的合成过程，以及电池快速干涸的威胁。然而，从纳米结构的硅转向其他具有成本效益和用户友好的微米级硅颗粒（SiMPs）只会放大上述问题。目前，日本高级科学研究所（JAIST）的研究人员认为他们已经找到了困扰微米级硅颗粒问题的解决方案。
该团队在《材料化学杂志》（Journal of Materials Chemistry A）上描述了他们的发现。他们报告了一种合成新型高弹性微米级硅颗粒的整体方法，该方法由黑玻璃（碳化硅）接枝硅组成，作为锂离子电池的阳极材料。
Noriyoshi Matsumi教授表示：“硅纳米颗粒可能提供更多的有效表面积，但这也有其自身的缺点，如增加电解液的消耗，以及在几个周期的充电和放电后，初始库仑效率较差。微米级硅颗粒是最合适的、低成本的、容易获得的替代品，特别是与具有特殊结构特性的材料相结合时，如碳化硅黑玻璃。我们的材料不仅性能高，而且可以扩大规模。”
该团队设计了一种核壳型材料，其核心由微米级硅颗粒构成，并涂有一层碳。然后他们将碳化硅黑玻璃嫁接到壳层上。所制备的材料被用于阳极半电池配置，以测试其在不同电位窗口下可逆地存储锂的能力。它显示了强大的锂扩散能力，降低了内阻，以及整体体积膨胀。
即使在775次充放电循环之后，这种新材料99．4％的能量保留率进一步证实了其卓越的电化学性能。此外，该材料在整个测试过程中还表现出极大的机械稳定性。
