清华大学硅碳负极方面的研究
《锂离子电池硅基负极材料制备与性能研究》
《锂离子电池硅基负极材料制备与性能研究》一、引言随着科技的飞速发展，对便携式电子设备的需求与日俱增，作为这些设备的主要能源，锂离子电池的性能日益受到重视。
而负极材料作为锂离子电池的关键组成部分，其性能直接影响到电池的整体性能。
近年来，硅基负极材料因其高比容量、低放电平台等优点，逐渐成为研究的热点。
本文将详细介绍锂离子电池硅基负极材料的制备方法及其性能研究。
二、硅基负极材料的制备（一）原料选择与准备制备硅基负极材料，需要的主要原料包括硅源、导电剂和粘结剂等。
其中，硅源的选择对最终材料的性能具有重要影响。
常用的硅源有微米硅、纳米硅等。
此外，还需选择导电性能良好的导电剂和具有良好粘结性的粘结剂。
（二）制备方法目前，制备硅基负极材料的方法主要有化学气相沉积法、球磨法、溶胶凝胶法等。
本文采用溶胶凝胶法进行制备。
该方法首先将硅源、导电剂和粘结剂混合均匀，形成溶胶状混合物，然后通过热处理使混合物凝胶化，最后进行烧结得到硅基负极材料。
三、硅基负极材料的性能研究（一）材料结构与形貌分析通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对制备的硅基负极材料进行结构与形貌分析。
XRD可以确定材料的晶体结构，SEM则可以观察材料的微观形貌和颗粒大小。
（二）电化学性能测试采用恒流充放电测试、循环伏安法（CV）等手段对硅基负极材料的电化学性能进行测试。
恒流充放电测试可以了解材料的比容量、首次效率、库伦效率等；CV曲线则可以反映材料的氧化还原反应过程及电极反应的可逆性。
（三）性能对比分析将所制备的硅基负极材料与商业石墨负极材料进行性能对比分析。
在相同条件下进行充放电测试，比较两者的比容量、循环性能、倍率性能等。
同时，分析硅基负极材料的优势与不足，为后续研究提供参考。
四、实验结果与讨论（一）实验结果通过上述制备方法和性能测试手段，得到了硅基负极材料的结构与形貌数据、电化学性能数据以及性能对比分析结果。
（二）结果讨论结合实验结果和前人研究，对硅基负极材料的制备过程、结构与性能关系进行深入分析。
硅硬碳负极固态钠离子电池
硅硬碳负极固态钠离子电池1. 引言1.1 背景介绍硅硬碳负极固态钠离子电池是一种新型储能技术，在可再生能源发展、电动汽车推广等领域具有重要应用前景。
随着能源问题日益突出，传统锂离子电池存在能量密度低、安全性差等缺点，使得新型储能技术备受关注。
硅硬碳复合材料因其高比容量、优良的导电性和循环稳定性而成为研究热点之一。
而固态钠离子电池由于钠资源丰富、成本低廉、安全性高等优势，被认为是未来替代锂离子电池的重要选择。
将硅硬碳负极材料与固态钠电解质结合，可以有效提高电池的能量密度、循环性能和安全性，因此备受研究者关注。
本文将对硅硬碳负极固态钠离子电池的研究进展、性能优势以及挑战与未来发展方向进行深入探讨，旨在为该领域的研究和应用提供参考和借鉴。
1.2 研究目的研究目的是深入探讨硅硬碳负极固态钠离子电池在能量存储领域的应用潜力，探讨其在性能、安全性和稳定性方面的优势和挑战。
通过对硅硬碳负极材料特性、固态钠离子电池原理、研究进展等方面的分析和总结，旨在为未来固态钠离子电池的研发提供重要参考，促进其在储能领域的商业化应用。
通过本研究可以为解决当前锂资源有限、价格持续上涨的问题提供新的思路和解决方案，推动能源领域的可持续发展。
通过对硅硬碳负极固态钠离子电池性能优势的探索和挑战与未来发展方向的分析，可以为开发更高性能、更安全、更稳定的固态钠离子电池提供科学依据和技术支撑，推动储能技术的创新与进步。
2. 正文2.1 硅硬碳负极材料特性硅硬碳负极材料是一种新型的负极材料，具有许多优异的特性。
硅硬碳材料具有高容量特性，可以存储更多的钠离子，从而提高电池的能量密度。
硅硬碳负极具有良好的导电性能和循环稳定性，能够保持电池的稳定性和循环寿命。
硅硬碳材料还具有良好的机械性能，可以减少电极材料的结构破损，提高电池的循环性能。
硅硬碳材料还具有良好的热稳定性和化学稳定性，可以在高温和恶劣环境下保持电池的性能稳定。
硅硬碳负极材料的这些特性使其成为固态钠离子电池中的理想选择，可以有效提高电池的性能，并推动固态钠离子电池技术的发展。
不同硅含量下硅碳负极衰退现象
一、引言在锂离子电池中，负极材料的性能对电池的循环寿命和能量密度至关重要。
硅碳复合材料作为一种潜在的负极材料，因其高比容量和低电压评台而备受关注。
然而，随着充放电循环次数的增加，硅碳负极可能出现衰退现象，限制了其在实际应用中的表现。
本文将重点讨论不同硅含量对硅碳复合材料负极衰退现象的影响。
二、硅碳复合材料负极衰退现象的原因1. 锂化学反应硅碳复合材料在充放电过程中会发生与锂的化学反应，其中硅颗粒吸收了大量的锂离子，导致体积膨胀和收缩。
这种体积变化可能造成材料的疲劳和结构破坏，从而导致负极材料的性能下降。
2. 固/液界面反应硅碳复合材料在充放电过程中，硅颗粒表面会形成一层固态电解质膜，这会导致电极与电解质之间的固/液界面反应。
这些反应可能导致电极表面的覆盖和析出物的形成，从而影响电极的电化学性能。
3. 电极微观结构变化硅碳复合材料在充放电过程中，其微观结构会发生变化，包括颗粒大小分布、孔隙结构和尺寸分布等。
这些微观结构的变化会影响电极的导电性能和离子扩散性能，从而影响电池的循环性能。
三、不同硅含量下硅碳负极衰退现象的研究近年来，许多研究人员对不同硅含量下硅碳负极衰退现象展开了深入研究。
他们发现，硅含量对硅碳负极的衰退现象有着显著的影响。
1. 低硅含量硅碳负极一些研究表明，低硅含量的硅碳负极在充放电过程中能够更好地维持其结构稳定性，减少体积膨胀和收缩对电极的影响。
这可能是因为低硅含量硅碳负极中硅颗粒的分布更为均匀，从而减少了体积变化对材料的影响。
2. 高硅含量硅碳负极另一些研究表明，高硅含量的硅碳负极在充放电过程中会出现较大的体积膨胀和收缩，导致材料的结构破坏。
这会加剧固/液界面反应和电极微观结构的变化，进而导致电极的衰退现象加剧。
四、硅碳负极衰退现象的解决方案针对硅碳负极衰退现象，研究人员提出了一些解决方案，以提高硅碳负极的循环性能和稳定性。
1. 表面包覆通过在硅碳负极表面包覆一层稳定的氧化物或氮化物薄膜，可以有效减少固/液界面反应，减缓硅颗粒的体积变化，从而提高负极的稳定性。
硅碳复合负极材料
硅碳复合负极材料引言：随着电动汽车和可再生能源的迅猛发展，锂离子电池作为重要的储能设备也越来越受到关注。
作为锂离子电池的核心部分，负极材料的性能对电池的循环寿命、能量密度以及安全性等方面起着重要作用。
近年来，硅碳复合负极材料因其出色的性能表现而备受瞩目。
本文将重点探讨硅碳复合负极材料的特点、制备方法以及应用前景。
一、硅碳复合负极材料的特点硅碳复合负极材料是将硅材料与碳材料相结合而成的复合材料。
相比于传统的石墨负极材料，硅碳复合负极材料具有以下特点：1. 高容量：硅碳复合负极材料具有较高的锂离子储存容量，可以实现更高能量密度的锂离子电池；2. 良好的循环性能：硅碳复合负极材料具有较好的循环稳定性，可以保持较长的循环寿命；3. 快速充放电性能：硅碳复合负极材料具有较高的电导率和离子扩散速率，可以实现快速充放电；4. 抗体积膨胀：硅碳复合负极材料能够有效抑制硅材料在锂离子嵌入过程中的体积膨胀，提高电池的稳定性和安全性。
二、硅碳复合负极材料的制备方法制备硅碳复合负极材料的方法主要有以下几种：1. 机械混合法：将硅材料和碳材料进行机械混合，并利用高温热处理使其形成复合结构；2. 化学气相沉积法：利用化学气相沉积技术在碳材料表面沉积硅材料，形成硅碳复合结构；3. 溶胶凝胶法：通过溶胶凝胶过程将硅源和碳源溶解在溶液中，然后通过热处理使其形成硅碳复合材料；4. 碳热还原法：在高温条件下，利用碳材料对硅化合物进行还原，形成硅碳复合材料。
三、硅碳复合负极材料的应用前景硅碳复合负极材料由于其优异的性能，在锂离子电池领域具有广阔的应用前景：1. 电动汽车：硅碳复合负极材料可以提高电动汽车的续航里程和充电速度，满足人们对电动汽车高能量密度和快速充电的需求；2. 可再生能源储存：硅碳复合负极材料具有高容量和循环稳定性，可以提高可再生能源的储存效率和利用率；3. 移动电子设备：硅碳复合负极材料可以提高移动电子设备的电池容量和使用时间，满足人们对移动设备长续航的需求。
硅-碳复合材料的制备及其在锂离子电池中的应用研究
硅-碳复合材料的制备及其在锂离子电池中的应用研究硅/碳复合材料的制备及其在锂离子电池中的应用研究摘要：锂离子电池作为一种高效、轻型、高能量密度的储能装置，日益广泛应用于移动通讯、电动车辆等领域。
然而，锂离子电池中负极材料的性能仍然限制了其长期使用。
硅材料作为一种有望替代传统石墨材料的负极材料，其高电容量和较负石墨的更高充放电速率，使其成为研究的热点。
然而，硅的容量膨胀和体积变化问题严重影响了其在锂离子电池中的应用。
为了解决这一问题，许多研究人员开始制备硅/碳复合材料，并将其应用于锂离子电池中。
1. 硅/碳复合材料的制备方法1.1 化学还原法1.2 电化学沉积法1.3 气相沉积法1.4 溶胶-凝胶法2. 硅/碳复合材料的结构特性2.1 硅纳米颗粒尺寸和形貌2.2 碳包覆层的厚度和均匀性2.3 硅/碳复合材料的晶体结构3. 硅/碳复合材料在锂离子电池中的应用3.1 提高电容量3.2 改善循环稳定性3.3 提高倍率性能3.4 减少体积膨胀4. 硅/碳复合材料的制备及应用研究进展4.1 硅/碳复合材料在锂离子电池中的性能优化4.2 硅/碳复合材料的应用前景展望总结：硅/碳复合材料作为一种有潜力的负极材料，具有高电容量、较好的循环稳定性和倍率性能，以及减少体积膨胀的优势。
通过不同的制备方法，可以得到具有不同结构特性的硅/碳复合材料。
未来的研究应集中在进一步提高硅/碳复合材料的容量和稳定性，提高其循环寿命和倍率性能，以实现其在锂离子电池中的更广泛应用硅/碳复合材料作为一种有潜力的负极材料，在解决硅的容量膨胀和体积变化问题上取得了显著进展。
不同制备方法可以得到具有不同结构特性的硅/碳复合材料，这些特性包括硅纳米颗粒尺寸和形貌、碳包覆层的厚度和均匀性以及硅/碳复合材料的晶体结构等。
在锂离子电池中的应用中，硅/碳复合材料能够提高电容量并改善循环稳定性、倍率性能以及减少体积膨胀。
未来的研究应集中在进一步提高硅/碳复合材料的容量和稳定性，提高其循环寿命和倍率性能，以实现其在锂离子电池中的更广泛应用。
碳、硅及磷酸钛锂纳米复合膜锂离子电池负极材料的研究
碳、硅及磷酸钛锂纳米复合膜锂离子电池负极材料的研究随着信息技术、手持式机械和电动汽车的迅猛发展，对高效能电源的需求急剧增长，高能量密度、高功率密度的锂离子电池已经成为目前发展最为迅速的领域之一。
一方面，随着化石类能源的不断消耗，以及人们环保意识的加强，传统能源消耗方式必将发生改变；另一方面，太阳能、风能等新型能源仍然存在很大的局限性，比如供能间歇式的问题。
所以，锂离子电池的发展是必然趋势。
锂离子电池是在锂电池的基础上发展起来的一类新型电池，在锂离子电池中采用可使锂离子嵌入和脱出的碳材料代替纯锂作为负极，锂离子电池具有安全性能高、循环寿命好、高比能量、高电压、等优点，在众多储能器件中优点突出。
提高锂离子电池的关键在于正负极材料，而正极材料的比容量很难提高，因此提升锂离子电池储能密度要在负极材料上着手。
硅作为负极材料，理论比容量高，自然界储量丰富，储锂电位低，是最具潜力的新一代锂离子电池负极材料，具有十分广阔的发展应用前景。
但需要解决硅在脱、嵌锂过程中的体积效应，以及低电导率问题，解决方法主要是纳米化和缓冲介质。
采用PVD法制备多层膜结构的碳、硅及磷酸钛锂复合薄膜，纳米硅层和碳缓冲层都可以有效缓解了硅在充放电过程中的体积膨胀，从而改善锂离子电池的循环效应，磷酸钛锂的引入能够增加硅的离子电导率，加快了活性物质活化。
实验发现，复合薄膜的循环性能欠佳，猜测是由于薄膜的结晶性不好引起的，因此对薄膜进行不同温度的热处理，发现薄膜的结晶性发生改变，循环性能能够得到很大改善。
1.1前言随着社会以及科技的进步，不论是基础工业，还是新兴科技产业，都对能源有着越来越大的需求,能源作为社会发展的重要动力，一直受到极高的重视，各类新型能源不断诞生，如风能、太阳能、地热能等。
考虑到持续长时间供电，以及石油天然气不可再生问题及对环境造成污染问题，对高能量密度高功率密度的锂离子电池的需求越来越迫切。
现如今，电动自行车、电脑、手机等各类电子产品在人们的生活当中愈发重要，因此对高储能设备的依赖性也越来越大，对二次电池的需求不断增加。
纳米硅碳负极材料研究报告
纳米硅碳负极材料研究报告0 引言自 1991 年 SONY 公司以石油焦炭为负极材料将锂离子电池推向商业化以来，因其出色的循环寿命、较高工作电压、高能量密度等特性，锂离子电池一经推出就受到人们的广泛关注，迅速成为能源储存装置中的明星。
近年来，随着新能源交通工具(如 EV 和 HEV)的发展，对锂离子电池提出了更高的要求。
作为锂离子电池关键部分的负极材料需要具备在 Ii 的嵌入过程中自由能变化小，反应高度可逆;在负极材料的固态结构中有高的扩散率;具有良好的电导率;优良的热力学稳定性以及与电解质良好的相容胜等。
研究者们通过开发具有新颖纳米结构的碳材料和非碳材料，来提高作为锂离子电池负极的嵌铿性能。
然而，这些新颖的材料，如 Sn, Si, Fe、石墨烯、碳纳米管，等，虽然其理论嵌1铿容量较高(Sn 和 Si 的理论嵌铿容量分别为 994mAh/g 和 4 200 mAh/g ，但由于制备工艺相当复杂，成本较高，而且在充放电过程中存在较大的体积变化和不可逆容量。
因此，若将其进行商业化应用还需要解决许多问题。
锂离子电池具有高电压、高能量、循环寿命长、无记忆效应等众多优点，已经在消费电子、电动土具、医疗电子等领域获得了少’一泛应用。
在纯电动汽车、混合动力汽车、电动自行车、轨道交通、航空航天、船舶舰艇等交通领域逐步获得推少’一。
同时，锉离子电池在大规模可再生能源接入、电网调峰调频、分布式储能、家庭储能、数据中心备用电源、通讯基站、土业节能、绿色建筑等能源领域也显示了较好的应用前景1 不同负极材料的特点评述天然石墨有六方和菱形两种层状品体结构同，具有储量大、成本低、安全无毒等优点。
在锉离子电池中，天然石墨粉末的颗粒外表面反应活性不均匀，品粒粒度较大，在充放电过程中表面品体结构容易被破坏，存在表面 SEI 膜覆盖不均匀，导致初始库仑效率低、倍率性能不好等缺点。
为了解决这些问题，可以采用颗粒球形化、表面氧化、表面氟化、表面包覆软碳、硬碳材料以及其它方式的表面修饰和微结构调整等技术对天然石墨进行改性处理。
硅碳负极的膨胀问题和硅氧负极的低首效问题
硅碳负极的膨胀问题和硅氧负极的低首效问题1. 引言随着电动汽车的快速发展，锂离子电池作为其主要能源储存装置，受到了广泛的关注。
锂离子电池的性能提升主要集中在正负极材料的改进上。
本文将重点讨论两个与负极材料相关的问题：硅碳负极的膨胀问题和硅氧负极的低首效问题。
2. 硅碳负极的膨胀问题2.1 背景传统的锂离子电池负极材料主要是石墨，但其比容量有限，无法满足电动汽车等高能量密度应用的需求。
硅材料因其较高的理论比容量而备受关注。
然而，硅在锂离子嵌入/脱嵌过程中会发生体积膨胀，导致电池在循环过程中容量衰减和电极破裂等问题。
2.2 膨胀机理硅材料在嵌入锂离子时，由于锂离子的体积较大，硅会发生体积膨胀。
这是由于锂离子的嵌入会导致硅晶体结构的膨胀，并在嵌入/脱嵌过程中形成大量固溶物、空隙和裂纹。
2.3 解决方案2.3.1 纳米结构设计通过设计纳米结构，如纳米颗粒、纳米线、纳米片等，可以有效减缓硅材料的膨胀。
这是因为纳米结构具有较大的表面积，有利于锂离子的扩散和硅材料的容量衰减。
2.3.2 包覆材料将硅材料包覆在绝缘材料中，可以有效阻止硅材料的膨胀。
常用的包覆材料包括氧化物、氮化物和聚合物等。
2.3.3 多孔结构设计通过引入多孔结构，可以提高硅材料的容量衰减。
多孔结构可以提供更多的空间，以容纳硅材料的膨胀。
3. 硅氧负极的低首效问题3.1 背景硅氧化物材料由于其较高的理论比容量和丰富的资源，被认为是一种潜在的锂离子电池负极材料。
然而，硅氧化物材料在初次充放电过程中通常表现出较低的首效电容。
3.2 低首效机理低首效主要是由于硅氧化物材料在初次充放电过程中发生了体积膨胀和收缩，导致电极与电解液之间的接触区域减小，电荷传输受阻。
3.3 解决方案3.3.1 纳米颗粒设计通过控制硅氧化物材料的纳米颗粒大小，可以增加其与电解液的接触面积，提高首效电容。
纳米颗粒设计还可以减缓硅氧化物材料的体积膨胀和收缩。
3.3.2 包覆材料类似硅碳负极的解决方案，将硅氧化物材料包覆在绝缘材料中，可以提高其与电解液的接触，并减缓体积膨胀和收缩的影响。
2024年硅碳复合负极材料市场前景分析
2024年硅碳复合负极材料市场前景分析引言硅碳复合负极材料作为一种新型的负极材料，在锂离子电池领域受到了广泛的关注。
它可以在一定程度上解决传统石墨负极材料容量低、循环稳定性差的问题。
本文将对硅碳复合负极材料的市场前景进行详细分析，探讨其在能源领域的应用潜力。
1. 硅碳复合负极材料的优势硅碳复合负极材料相比传统石墨负极材料具有以下优势：1.高容量：硅碳复合负极材料具有更高的理论容量，可以实现更高的能量密度，提高电池的续航能力。
2.良好的循环稳定性：硅碳复合负极材料相比单纯的硅负极材料具有更好的循环稳定性，可以延长电池的使用寿命。
3.低成本：硅碳复合负极材料的生产成本相对较低，可以降低整体电池制造成本。
2. 硅碳复合负极材料市场规模目前，硅碳复合负极材料市场规模较小，但随着锂离子电池需求的增加，市场规模有望逐渐扩大。
1.锂离子电池市场增长：随着电动汽车、可再生能源和储能市场的快速发展，对高容量锂离子电池的需求不断增加，从而推动了硅碳复合负极材料市场的发展。
2.政府政策支持：许多国家纷纷推出鼓励电动汽车发展的政策，如减少或取消购车税、提供充电基础设施等，这些政策将进一步促进硅碳复合负极材料市场的增长。
3.技术进步：随着技术的不断进步，硅碳复合负极材料的制备工艺逐渐成熟，产品性能稳定性得到提高，这将进一步推动市场的发展。
3. 硅碳复合负极材料市场主要应用领域硅碳复合负极材料市场主要应用于以下领域：1.电动汽车：电动汽车是硅碳复合负极材料的主要应用领域之一。
电动汽车市场的快速发展将带动硅碳复合负极材料市场的增长。
2.可再生能源储能系统：随着可再生能源的普及和储能需求的增加，硅碳复合负极材料在储能系统中的应用潜力巨大。
3.移动设备：硅碳复合负极材料也可以应用于手机、平板电脑等移动设备的电池中，提供更高的能量密度和更长的续航时间。
4. 硅碳复合负极材料市场挑战和机遇虽然硅碳复合负极材料市场具有良好的发展前景，但面临一些挑战和机遇。
硅碳负极材料的合成与性能表征
摘要Si具有理论容量高、工作电位适宜、储量高等优点，是一种理想的锂离子电池负极材料。
由于Si在锂脱/嵌时会产生显著的体积膨胀，导致电极材料结构崩塌、电池容量急速衰减，从而限制Si材料的规模化应用。
针对以上问题，本文将Si纳米颗粒与碳材料复合制备了Si/C负极材料，在控制充放电过程中体积膨胀效应的同时，进一步提高其电化学循环稳定性能。
本文研究内容和结果如下：（1）通过一步水热法合成了Si/C复合材料（M-Si/C），复合材料中Si颗粒的外层具有结构完整的碳包覆层，碳材料可显著降低Si在体积膨胀条件下的内应力，且避免其与电解液接触，在0.2A·g−1电流密度下循环100次后比容量具有510mAh·g−1，在200次循环后容量保持率在80%以上；（2）通过一步水热法得到Si/C多孔微球复合结构（P-Si/C），其中纳米Si颗粒像石榴籽一样均匀嵌入在碳球中，在0.5A·g−1电流密度下循环100次后比容量仍有530mAh·g−1，容量保持率为79.3%，即使将电流密度提升到1A·g−1，比容量也能稳定在420mAh·g−1；（3）利用滤纸作为碳骨架和葡萄糖的聚合作用制备了具有三维结构的Si/C复合材料（F/G/Si），在0.2A·g−1的电流密度下循环100次后仍然拥有422mAh·g−1放电比容量，并且在0.5A·g−1电流密度下的倍率比容量为400mAh·g−1。
关键词硅碳材料；电化学性能；微观结构；倍率性能；比容量AbstractSi, with advantages of high theoretical capacity, appropriate operating potential and high natural reserves, belongs to a new type of lithium ion battery cathode material. However, in practical applications, silicon produces distinct volume expansion when removing/embedding lithium, leading to a rapid decline in battery capacity, which hinders the commercialization of Si cathode. In view of the above problems, Si nanoparticles are compounded with a variety of carbon materials and Si/C anode materials are prepared in this paper. Through structural design, the electrode conductivity increases and the volume change level during charge and discharge reduces.The research contents and results of this paper are as follows:(1)The Si/C composite material (M-Si/C) is synthesized by one-step hydrothermal method. The outer layer of Si particles in the composite material has a structurally complete carbon coating. The carbon material could significantly reduces the internal stress of Si under the condition of volume expansion and avoids its contact with electrolyte. At the current density of 0.2A·g−1, the specific capacity is 510mAh·g−1 after 100 cycles, and the capacity retention rate is above 80% after 200 cycles.(2)The composite structure of Si/C porous microspheres (P-Si/C) is obtained by one-step hydrothermal method, in which the Si nanoparticles are evenly embedded in the carbon spheres like pomegranate seeds. At the current density of 0.5A·g−1, the specific capacity is still 530mAh·g−1after 100 cycles, with A capacity retention rate of 79.3%. Even if the current density increases to 1A·g−1, the reversible specific capacity could be reached to 420mAh·g−1 .(3)Using filter paper as carbon skeleton, Si/C composites (F/G/Si) with three-dimensional structure are prepared by the polymerization of glucose. At the current density of 0.2A·g-1, the circulating capacity could reach 422mAh·g−1embedded lithium capacity after 100 cycles, and the capacity could still be stable after 50 cycles.Key words Silicon carbon material; Electrochemical properties; Microstructure;Multiplier performance; Specific capacity of charge and discharge目 录摘要 (I)Abstract (III)第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 锂离子电池介绍 (1)1.2.1 锂离子电池的工作原理 (1)1.2.2 锂离子电池的特点 (2)1.3 锂离子电池电极材料 (3)1.3.1 正极材料 (3)1.3.2 负极材料 (4)1.4 硅基材料 (6)1.4.1 硅纳米化 (6)1.4.2 硅氧化物 (7)1.4.3 硅基合金材料 (7)1.4.4 硅碳复合材料 (8)1.5 课题研究内容 (10)第2章实验原料及方法 (13)2.1 实验药品 (13)2.2 实验仪器 (13)2.3 材料表征 (14)2.4 材料电化学性能测试 (15)第3章DMF溶液对制备M-Si/C复合材料的性能影响 (17)3.1 M-Si/C复合材料制备 (17)3.2 M-Si/C复合材料结构表征 (17)3.3 M-Si/C复合材料电化学性能 (22)3.4 本章小结 (26)第4章石榴状结构P-Si/C微球的制备及其电化学性能研究 (29)4.1 P-Si/C复合材料制备 (29)4.2 P-Si/C复合材料结构表征 (29)4.3 P-Si/C复合材料电化学性能 (33)4.4 循环后的扫描电子显微镜测试结果分析 (36)4.5 本章小结 (36)第5章柔性电极F/G/Si复合材料的制备及其电化学性能研究 (37)5.1 柔性电极F/G/Si复合材料制备 (37)5.2 柔性电极F/G/Si复合材料表征 (37)5.3 柔性电极F/G/Si复合材料电化学性能 (42)5.4 本章小结 (46)结论 (48)参考文献 (50)致谢 (58)第1章绪论1.1 引言随着经济发展和能源需求的不断高涨，加剧了人们对化石燃料的过度使用。
负极高温碳化课题研究报告
负极高温碳化课题探究报告
引言：
电动汽车作为可持续进步的将来趋势，对电池的要求日益增高。
负极材料作为电池中的重要组成部分，其性能对电池的整体性能有着重要影响。
目前，负极高温碳化材料因其优异的性能受到了广泛关注。
为了深度了解负极高温碳化材料的特性和提高其性能，本探究开展了负极高温碳化课题的探究。
材料与方法：
本探究选取了几种常见的负极材料进行高温碳化处理，包括石墨、硅、锂钛酸盐等。
接受碳化炉对这些材料进行高温处理，并通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等手段对样品进行表征和分析。
结果与谈论：
通过高温碳化处理，石墨材料表面形成了碳化层，其电导率得到了明显提高。
硅材料在高温下发生了碳化反应，形成了碳硅化合物，其电容性能得到了显著改善。
锂钛酸盐材料经过高温碳化处理后，其循环稳定性和容量保持率均有所提高。
通过对这些负极材料的探究发现，高温碳化处理能够改善负极材料的导电性能和循环稳定性，提高电池的性能。
结论：
本探究通过对负极高温碳化课题的探究，发现高温碳化处理对负极材料的性能具有显著的改善作用。
石墨、硅和锂钛酸盐等负极材料经过高温碳化处理后，其导电性能、电容性能和循环稳定性均得到了提高。
这为电动汽车电池的研发提供了新的思路和方法。
然而，需要进一步探究不同温度、不同时间下的高温碳化处理对负极材料性能的影响，并探究更多的负极材料，在提高电池性能方面做出更大冲破。
致谢：
本探究得到了XX基金的资助，在此表示真心实意的感谢。
硅碳负极材料电池能量密度
硅碳负极材料电池能量密度
硅碳负极材料是一种被广泛研究的锂离子电池负极材料。
它通
常由硅和碳组成，其中硅具有高容量的优点，而碳可以提高材料的
导电性和结构稳定性。
这种材料的电池能量密度取决于多个因素，
包括硅和碳的比例、材料的结构设计、电池的充放电循环稳定性等。
从硅碳负极材料的角度来看，其高容量是其能够实现较高能量
密度的关键因素之一。
硅的理论比容量是4200 mAh/g，远高于目前
商业化的石墨负极材料的372 mAh/g。
然而，由于硅在充放电过程
中容量膨胀会导致材料的结构破坏，因此设计合理的结构以及与碳
复合的方式可以有效提高材料的循环稳定性，从而影响能量密度。
另外，硅碳负极材料的电池能量密度还受到电解质、正极材料
等其他因素的影响。
电解质的选择和正极材料的性能都会影响整个
电池系统的能量密度。
此外，电池的设计和制备工艺也会对最终的
能量密度产生影响。
因此，要全面评估硅碳负极材料电池的能量密度，需要考虑材
料本身的特性、电池系统的整体设计以及制备工艺等多个方面。
在
实际应用中，科研人员会综合考虑这些因素，通过不断优化材料和电池结构，以实现更高能量密度的硅碳负极材料电池。
水热法制硅碳负极及储能应用研究的创新点
水热法制硅碳负极及储能应用研究的创新点随着全球对清洁能源的需求不断增加，以及储能技术的不断深入，针对新型高性能储能电池负极的研究和发展也日益受到关注。
近年来，水热法制硅碳负极成为了研究热点之一，其不仅具有优异的电化学性能，而且能够有效地解决传统硅负极存在的体积膨胀与容量衰减等问题。
下面将对水热法制硅碳负极及储能应用研究的创新点进行详细介绍。
1、水热合成方法传统的硅碳负极制备方法，如化学还原法、高温炭化法等，存在着制备条件苛刻、成本高昂等问题。
水热法作为一种绿色、简便且可控性强的制备方法，逐渐成为了人们的研究热点。
水热法制备硅碳负极的原理是在高温高压的水环境下，硅源和碳源在水中反应形成硅碳复合材料。
该方法可以制备各种形态的硅碳复合材料，如球形、纳米棒状、多孔等，在性能上具有相当的优势。
2、硅碳负极循环性能硅碳复合材料作为新型负极材料，其稳定性与高效性能是需要保证的。
研究表明，在循环测试中，水热制备的硅碳复合材料在500个电化学循环周期后，其容量保持率高达95.8%。
同时，继续进行1000圈循环测试后，其容量保持率依旧在92.6%左右。
这一结果表明水热法制备的硅碳负极具有极高的循环稳定性，其优异的性能为其在储能领域的应用提供了坚实的基础。
3、提高负极比容量硅碳负极为高性能储能电池中的重要组成部分之一。
研究表明，在水热法制备的硅碳负极中，较小尺寸的硅纳米颗粒更容易扩散与合成，并且将硅纳米颗粒限制在纳米尺度范围内有助于改善硅自身的电化学性能。
因此，通过调节水热反应体系的条件，研究人员成功地制备出了一种尺寸均一、多孔硅碳纳米结构的负极材料，使得其比容量超过了传统硅碳负极。
这一成果在解决硅负极容量衰减问题方面具有十分重要的作用。
4、提高硅碳复合材料的电导率硅碳复合材料的电导率是影响其电化学性能的重要因素。
在水热法制备的硅碳负极中，硅和碳的界面容易产生电化学阻抗，从而影响材料的电导率。
因此，研究人员采取了一系列方法来提高硅碳材料的电导率。
硅碳负极材料研究报告
硅碳负极材料研究报告
硅碳负极材料是一种新型的负极材料，在锂离子电池领域有着广泛的应用前景。
该材料具有较高的比容量、较低的电压平台、良好的循环性能和较长的循环寿命等优点，可以作为传统的石墨负极材料的替代品。
硅碳负极材料的制备方法主要有机热分解法、高能球磨法、化学气相沉积法等。
其中，有机热分解法是硅碳负极材料制备的主要方法，该方法利用有机物质作为硅和碳的源材料，在高温条件下裂解和聚合反应生成硅碳材料。
硅碳负极材料在锂离子电池中的应用主要受限于其可逆容量和循环稳定性。
为了提高其性能，研究人员采取了多种策略，如掺杂、包覆、结构设计等。
掺杂可以提高硅碳材料的导电性和机械性能，减轻材料与锂离子的反应，进而提高可逆容量和循环稳定性。
包覆可以有效地防止硅碳材料与电解液的反应，减轻膨胀压力，进一步提高了循环寿命。
结构设计主要通过合理设计硅碳材料的孔隙度和孔径分布，提供更大的表面积和更快的离子传输，促进锂离子的扩散和嵌入。
总的来说，硅碳负极材料具有广泛的应用前景，但是还需要进一步的研究来解决其循环性能和循环稳定性问题。
2021硅碳负极研究报告
2021硅碳负极研究报告
2021 年的硅碳负极材料研究报告
硅碳负极材料是一种新型的锂离子电池负极材料，近年来受到了广泛的研究关注。
2021 年，许多学者在硅碳负极材料的制
备方法、电化学性能以及应用领域等方面进行了深入的研究。
首先，关于硅碳负极材料的制备方法，研究者们提出了一些新的合成策略。
例如，利用化学气相沉积法在多孔碳材料上包覆硅纳米颗粒，能够增加材料的导电性和电化学反应活性。
同时，采用溶胶-凝胶法制备硅碳复合材料，可以实现控制硅和碳之
间的化学反应过程，从而调控材料的结构和性能。
这些新的合成方法为硅碳负极材料的制备提供了新的思路。
其次，研究者们对硅碳负极材料的电化学性能展开了广泛的研究。
他们发现，硅碳负极材料具有较高的理论比容量和优秀的循环稳定性。
此外，通过结构调控和表面处理等手段，可以进一步提高硅碳负极材料的电化学性能。
例如，利用石墨烯包覆硅碳负极材料，不仅可以提高材料的导电性，还可以抑制硅纳米颗粒的体积膨胀，从而改善材料的循环性能。
最后，在应用方面，硅碳负极材料被广泛应用于锂离子电池、储能电池和柔性电子等领域。
例如，利用硅碳负极材料构建的锂离子电池能够实现较高的能量密度和循环稳定性，具有很大的应用潜力。
此外，硅碳负极材料的柔性性质使其可以用于可穿戴设备和柔性电子器件等领域。
总之，2021 年的硅碳负极材料研究主要集中在材料的制备方法、电化学性能以及应用领域等方面。
通过深入研究，研究者们不断提出新的合成策略，进一步提高硅碳负极材料的性能，并探索了其在各个领域的应用前景。
预计随着技术的不断进步，硅碳负极材料将在未来得到更广泛的应用。
一种硅碳负极材料及其制备方法与流程 (2)
一种硅碳负极材料及其制备方法与流程随着电动车、储能设备等领域的快速发展，锂离子电池作为一种高性能的储能设备已广泛应用。
负极材料作为锂离子电池中重要的组成部分，其性能直接影响了电池的能量密度、循环寿命和安全性能。
本文将介绍一种硅碳负极材料及其制备方法与流程，该材料具有较高的比容量和良好的循环性能，能够提高电池的能量密度和循环寿命。
一、硅碳负极材料的特点硅碳负极材料由硅和碳组成，相比传统的石墨材料，具有以下特点：1. 较高的比容量：硅碳材料具有更多的活性锂嵌入位，可实现更高的比容量，提高电池的能量密度。
2. 良好的循环性能：硅碳材料能够缓解锂离子的体积膨胀，减少电池在充放电循环中的容量衰减，延长电池的循环寿命。
3. 优良的导电性：硅碳材料具有较高的电导率，能够提高电池的充放电速度和功率性能。
二、硅碳负极材料的制备方法与流程硅碳负极材料的制备方法主要包括前驱体制备、混合制备、炭化处理等步骤。
下面详细介绍每个步骤的具体操作过程。
1. 前驱体制备（1）选择合适的硅源和碳源。
常用的硅源包括硅粉、硅烷等，碳源可以选择乙烯、苯乙烯等。
（2）将硅源和碳源按一定比例混合，加入适量的溶剂（如乙醇、丙酮等），在搅拌下均匀混合。
（3）将混合物放入高温烘箱中，在一定的温度下干燥，得到硅碳前驱体。
（1）将硅碳前驱体放入高温管炉中，进行热处理。
通过控制温度和时间，使前驱体逐渐脱除气体和溶剂，转化为纯净的硅碳材料。
（2）将热处理后的硅碳材料进行粉碎，得到均匀细小的硅碳粉末。
3. 混合制备（1）将硅碳粉末与导电剂（如碳黑）、粘结剂（如聚合物）和溶剂进行混合。
导电剂能提高材料的导电性能，粘结剂能增加材料的黏合度。
（2）在搅拌过程中，逐渐加入适量的溶剂，使混合物充分均匀，并形成可挤压成形的糊状料。
4. 挤压成形（1）将糊状料注入挤压机中，通过挤压模具挤出圆柱状或片状形状的电极片。
（2）取出挤压成形的电极片，经过一段时间的干燥，使其成为具有一定强度和韧性的电极。
硅基负极材料的研究进展
硅基负极材料的研究进展硅基负极材料被视为现有商业化碳负极材料的替代性产品之⼀，然⽽由于在充放电过程中存在较⼤的体积效应⽽⽆法商业化，为此研究⼈员进⾏了⼤量的改性研究。
基于理论研究及实验研究两⽅⾯，总结硅基负极材料的研究进展，希望对新型合⾦负极材料的研究有促进作⽤。
近年来新能源发电领域的快速发展对与之匹配的储能系统提出了新的要求。
⽽在储能电池的更新换代中，锂离⼦电池由于其⾃⾝所具备的各种优点，已成为重点研究领域，并在⼤量的储能项⽬中获得了实际应⽤，取得了⼀定的成效。
锂离⼦电池的容量决定于正极材料的活性锂离⼦以及负极材料的可嵌脱锂能⼒，正负极在各种环境下的稳定性决定了电池的性能发挥，甚⾄严重影响电池的安全性，因此，电极的性能在⼀定程度上决定了锂离⼦电池的综合性能。
然⽽，⽬前商业化锂离⼦电池负极材料主要为⽯墨类碳负极材料，其理论⽐容量仅为372mAh/g(LiC6)，严重限制了锂离⼦电池的进⼀步发展。
硅基材料是在研负极材料中理论⽐容量最⾼的研究体系，其形成的合⾦为LixSi(x=0～4.4)，理论⽐容量⾼达为4200mAh/g，因其低嵌锂电位、低原⼦质量、⾼能量密度和在Li-Si合⾦中的⾼Li摩尔分数，被认为是碳负极材料的替代性产品。
然⽽，硅负极由于其在嵌脱锂循环过程中具有严重的体积膨胀和收缩，造成材料结构的破坏和机械粉碎，从⽽导致电极表现出较差的循环性能。
近年来，研究⼈员对硅基负极材料进⾏了⼤量的改性研究，取得了⼀定的进展。
本⽂基于理论研究与实验研究两⽅⾯，总结⽬前国内外对硅基负极材料的研究⽅法和研究⼿段，希望对新型合⾦类负极材料的研究具有促进作⽤。
1理论研究⽬前研究⼈员在选择研究体系时，主要根据已有的相关经验选择⼀些体系进⾏尝试，耗时长，浪费资源、效率低。
由于候选体系之多以及合成⼯艺的不确定性，导致基于实验研究基础上的新型合⾦类负极材料进展缓慢。
近年来，通过理论模拟的⽅法，对材料的结构及性能进⾏预测，从⽽优选研究对象，有针对性地开发新型材料，这种把理论研究与实验研究相结合的研究⽅法已经得到越来越多研究⼈员的重视。
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清华大学关于硅碳复合负极材料方面的专利汇总
清华大学化学工程系魏飞教授关于硅碳负极方面的专利在soopat或佰腾专利搜索只能检索到一篇（201510395054.7），且还未授权，其专利大致情况如下所示：
该硅碳复合材料是一种核壳结构，其中以硅或其氧化物为核，石墨烯为壳的亚/微米颗粒，所得材料的粒径尺寸在0.05-15um之间，石墨烯的重量占核壳结构颗粒总重量的1-8wt%，且核壳结构的比表面积等于或小于原始硅或其氧化物颗粒的比表面积。
制备的复合材料宏观形貌为球形、棒状、片状、不规则多面体形状。
其制备方法包括如下步骤：
1）在常温下，将含碳粘合剂（如直连、直链淀粉、葡萄糖、多羟基醇）溶于去离子水中，持续搅拌并缓慢加热至50-100℃，保持恒温1-6小时，得到粘性液体；
2）将粒径为0.1um-10um的硅或其氧化物颗粒加入到步骤1）所制备的粘性液体中，搅拌得到固含量为30-60wt%悬浊液浆料；
3）将步骤2）得到的浆料进行喷雾造粒，得到粒径分布在50-300um之间的多孔球形颗粒，即二级结构颗粒；
4）将步骤3）得到的二级结构颗粒填充到流化床中，在惰性气氛中加热至反应温度700-1000℃，然后通入碳源（如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、甲苯、苯等），惰性气体和碳源的总空速为500-900 h-1，保持碳源与惰性气体的体积比在0.5-2之间，进行化学气相沉积，反应时间为20-60min，得到粒径尺寸为0.05-15um的石墨烯包覆的硅或其氧化物核壳结构。
清华大学材料系黄正宏教授有一篇关于硅碳负极方面的专利（200910082897.6）。
该专利的大致情况如下所示。
该复合负极材料由基体和均匀分布其中的颗粒组成，其中颗粒是一种具有纳米尺寸的核壳结构颗粒；所述纳米颗粒的核为纳米硅，壳为有机物热解得到的无定型碳，所述的基体是高压静电电纺制备的有机纤维热解碳化后得到的，为不规则多孔洞的无定型碳网络结构。
其大致步骤如下：
1）在室温90℃的水浴中，利用机械搅拌或磁力搅拌，将无定型碳的有机前驱体均匀溶于溶剂中，形成透明的溶液；
2）将纳米硅颗粒均匀分散于与步骤1）中的相同的溶剂中后，再与步骤1）中的溶液混合搅拌，使得纳米硅颗粒均匀地分布于有机前驱体中；
3）将步骤2）中所得的悬浊液进行高压静电电纺，得到的产物在惰性气体保护下碳化，以1℃/min速度升温至溶剂沸点温度，保温0.5-3小时，使得溶剂完全挥发；继续以5-10℃/min速度升温至400-1000℃，保温0.5-5小时，随炉冷却，使得纳米硅粉被无定形碳包覆，且均匀分散于碳基体中。
下图为其专利发明硅碳复合材料的电性能图，容量呈现出渐进释放的特性。
清华大学深圳研究生院的康飞宇教授（广东省能源与环境材料科研创新团队负责人）有两篇关于硅碳负极方面的专利，201410490289.X和201310253008.4。
201410490289.X公开了一种硅碳复合微球负极材料的制备方法。
该方法的大致思路是：首先将纳米硅颗粒和第一高分子（如聚乙烯醇等）溶液混合均匀，然后进行喷雾干燥处理，形成第一复合微球；将第一复合微球与第二高分子（如聚丙烯腈等）溶液进行混合，对第一复合微球进行表面包覆，溶剂挥发后，形成具有核壳结构的第二复合微球；最后对第二复合微球进行氧化、碳化处理，形成硅碳复合微球负极材料。
该方法制备出的硅碳复合材料循环稳定性较好，100个循环后的可逆容量能够保持在91%左右，但是首次库仑效率较低，仅为65%左右（充放电电压为0.01-1.5V，充放电电流为0.1A/g）。
201310253008.4公开了一种纳米微孔隙结构的硅碳复合材料，该复合材料包括纳米硅颗粒和纳米碳纤维基体，纳米碳纤维基体分布有纳米孔洞和连通纳米孔洞的纳米微孔隙，纳米硅颗粒分散于纳米碳纤维基体中。
大致步骤如下所示：1）配制含有纳米硅颗粒的聚丙烯腈纺丝溶液。
即将聚丙烯腈粉末加入有机溶剂中搅拌溶解，然后加入纳米硅颗粒继续搅拌24小时以上，并超声波分散1小时以上，得到含有纳米硅颗粒的聚丙烯腈纺丝溶液；
2）将步骤1）中得到的聚丙烯腈纺丝溶液装入注射器中，在高压静电场下进行静电纺丝，纺丝细流在空气中经2-10cm的纺程后进入液体凝固浴中固化成形得到初生聚丙烯腈纳米纤维，初生聚丙烯腈纳米纤维在液体凝固浴中放置1-3小时，然后进行真空干燥得到聚丙烯腈纳米纤维；
3）将步骤2）中得到的聚丙烯腈纳米纤维进行氧化处理得到纳米纤维氧化物；
4）将上述所述的纳米纤维氧化物进行碳化形成所述的硅碳复合材料。
按照上述步骤操作得到的硅碳复合纳米负极材料首次可逆容量为1166mAh/g，库伦效率为84%，循环50次后容量保持率为85%。
深圳清华大学研究院的檀满林研究员公开了一种纳米硅碳复合负极材料的制备方法（201510385606.6）。
该纳米硅碳复合负极材料为核壳结构，核体外壁与壳层内壁之间存在间隙；其中，核体材料为纳米硅，壳层为纳米多孔炭层。
其大致步骤如下所示：
1）将纳米硅粉颗粒置于含氧气氛中于700-1000℃条件下煅烧氧化处理，制得二氧化硅包覆的纳米硅颗粒；
2）将纳米二氧化硅颗粒、上述二氧化硅包覆的纳米硅颗粒和分散剂以及有机碳源包覆的表面氧化的纳米硅颗粒；
3）将嵌有纳米二氧化硅的无定形碳包覆的表面氧化的纳米硅颗粒置于HF 溶液中进行反应，除去所述二氧化硅和所述纳米硅颗粒表面氧化层，生成纳米多孔碳层包覆的纳米硅的纳米硅碳复合负极材料，其中，所述多孔碳层内表面与所述纳米硅颗粒表面之间存在间隙。
清华大学核能与新能源技术研究院新型能源与材料化学研究室的何向明在硅碳负极方面有三篇专利，分别为201410055120.1、201310310948.2和201010144740.4。
201410055120.1中，将碳纳米管与十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，超声振荡，再加入乙醇和氨水并进一步超声振荡，得到碳纳米管的碱性分散液；将正硅酸乙酯的乙醇溶液滴加到该碳纳米管的碱性分散液中，在30~60℃反应，产生沉淀；分离并用去离子水洗涤该沉淀，干燥后得到CNTs/CTAB/SiO
复合材料；
2
将该复合材料置于反应炉内，在惰性气氛下550~600℃烧结；然后复合材料与锌粉混合，置于反应炉内，在惰性气氛下650~700℃烧结，得到烧结产物；放入酸溶液中，在30~60℃搅拌进行反应，分离并干燥固相产物得到CNTs/Si复合材料；最后复合材料与碳源和分散溶剂混合均匀，浓缩干燥后置于反应炉内，在惰性气氛下600~800℃烧结，得到CNTs/Si/C 复合材料。
充放电测试如下图所示。
201310310948.2中，硅碳复合负极活性材料的制备步骤大致为以下步骤：1）在水中混合硅颗粒以及硅烷偶联剂形成第一混合液，硅烷偶联剂的可水解官能团水解并化学接枝到硅颗粒表面；
2）在第一混合液中加入聚合物单体或低聚物形成第二混合液，利用原位聚合的方法在硅颗粒表面包覆一聚合物层，从而形成硅聚合物复合材料，聚合物单体或低聚物在发生聚合反应的同时，与硅烷偶联剂的有机官能反应，从而使生成的聚合物层化学接枝到硅颗粒表面；
3）热处理硅聚合物复合材料，使聚合物层碳化形成一碳层包覆在硅颗粒表面，从而形成硅碳复合材料。
该复合材料活性物质：乙炔黑：粘结剂=7:2:1混合，锂片作为对电极，充放电电压为0.005-2V，首次放电比容量为1100mAh/g，30个循环后容量保持率为74.1%。
充放电曲线如下图所示。
201010144740.4公开了一种碳/硅/碳纳米复合负极材料的制备方法。
该负极材料由碳基导电、均匀分布在碳基导电基体上的纳米硅基纳米硅表面的纳米碳包覆层组成。
大致步骤如下所述：
1）以气态硅烷为硅源，以惰性气体或氢气为载气，在化学气相沉积炉内进行反应，在500-1200℃温度下恒温10分钟-100小时，将纳米硅沉积到碳基导电基体的表面和内部空洞；
2）以碳氢化合物为碳源，以惰性气体或氢气为载气，在化学气相沉积炉内进行反应，在500-1200℃下恒温10分钟-100小时，将纳米碳沉积在纳米硅的表面。
以该方法制备的硅碳复合负极材料组装成半电池，充放电电压为0.005-2.0V，在0.1C倍率下首次容量达到1800mAh/g以上，50个循环后容量保持在90%以上。
深圳清华大学研究院的王晓伟博士有一篇关于硅碳复合负极材料的专利（201210404007.0）。
该负极材料为核壳式复合结构，由纳米硅为核，中间层无定形碳和最外层一维纳米碳材料组成。
其中无定形碳层，可以形成可伸缩性的疏松表面结构，使硅的循环性能和倍率性能得到提升；最外层的以为纳米碳材料构建的网络结构不仅起到了缓冲机械应力的作用，而且为硅活性颗粒提供了快速导电通道，进一步提高硅的循环性能和倍率性能。
大致步骤如下所示：
1）将纳米硅颗粒和有机碳源分散于有机溶剂中，干燥后在惰性气氛及温度为300-600℃条件下微波加热2-180分钟，冷却得到无定形碳包覆纳米硅颗粒；
2）将无定型碳包覆的纳米硅颗粒、纳米碳材料分散于有机溶剂中，于100-400℃温度下喷雾裂解，得到用于锂离子电池的硅碳复合负极材料。
注：以上资料均来源于清华大学关于硅碳复合负极材料方面的专利，并进行了汇总，所申请的专利不多，主要来源于化学工程系、材料科学与工程系、新能源技术研究院及深圳清华大学研究院。
关于化工系魏飞教授的文章在web of science 上进行检索的176篇文章中，并没有发现关于硅碳负极方面的文章见报道，主要以关于碳纳米管等文章为主。
至于清华大学其它教授的文章，后续会进一步检索和收集整理。
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。