开发锂电池电极材料是提高其电化学性能的最关键和最可行的技术路线，传统负极的碳基石墨材料替代研究正在转向比如过渡金属氧化物和硅基材料等等，但这些材料多多少少都有一些问题需要克服，比如硅虽然有高容量，但由于充放电过程体积变化大，从而导致颗粒破损和结构破坏，影响稳定性。

日本Advanced Institute of Science and Technology（科学技术高等研究院）研究团队从闪锌矿获得灵感，提出一种在较低温度下制备β-SiC基负极材料的合理设计，研究成果发表于“Materials Chemistry A”期刊。

论文地址：doi.org/10.1039/d1ta08516f

β-SiC是一种变体闪锌矿材料，也被称为立方碳化硅，富含具有四面体对称配置的间隙位点可容纳锂离子，同时它有着不同寻常的机械、热和化学稳定性。但是β-SiC制备需要高能耗的碳热合成过程（温度达1700-2500℃），且表面锂化能非常高，这阻碍了其在电池领域的应用普及。

研究人员制定了用于制备用于锂离子电池的β-SiC基负极材料的两步合成工艺。第一步需要在聚多巴胺基质中产生硅纳米颗粒，第二步是将其转化为N掺杂碳基质中独特的变体β-SiC纳米颗粒。值得注意的是，与传统方法相比，这种转变需要低得多的温度（低至600℃）。研究团队将获得的材料用于阳极半电池配置并进行电化学筛选。结果显示了额定容量、高电流密度和对可逆锂离子存储的良好兼容性。它还表现出高容量保持率，在300次充放电循环后保持94%左右，保持1195 mAhg^-1的放电容量。

当与作为阴极的商用LiCoO₂集成时，这种制造的材料可以有效地用作阳极，并且以这种方式生产的全电池支持β-SiC用于商业锂电池的潜力。该研究中简便的制备方法为许多受材料可用性限制的β-SiC和锂电池相关研究铺平了道路。

编译 YUXI

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