鋰離子電池(LIB)由于其穩(wěn)定的壽命特性和高效率，已越來(lái)越多地用于諸如電動(dòng)汽車和能量存儲(chǔ)裝置(ESS)之類的大容量存儲(chǔ)裝置以及移動(dòng)設(shè)備中。

可以采用以下策略來(lái)提高LIB的能量密度(Wh=kg)：改變電極材料改進(jìn)涂覆技術(shù)改進(jìn)陽(yáng)極和陰極內(nèi)的材料填充，提高陰極的鋰吸收速率。然而，方法2-4通常受限于優(yōu)化內(nèi)部空間和設(shè)計(jì)，因此，正在積極地進(jìn)行合成新電極材料的研究。

目前，用于LIBS中陰極的最有代表性的材料是石墨。由于石墨烯層的單軸取向，它表現(xiàn)出高度可逆的充放電行為，因此具有長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

此外，當(dāng)石墨完全帶電時(shí)，即層間存在鋰離子時(shí)，電極電位是0V vs Li=Li+。這表明石墨可以表現(xiàn)出與純Li金屬類似的電位，因此，通過(guò)將電池與石墨陰極和氧化物基陽(yáng)極組裝可以獲得更高的能量。

然而，考慮到當(dāng)前對(duì)高容量電池的需求，石墨的理論容量低(372mAh=g，837mAh=cm3)是石墨作為陽(yáng)極材料連續(xù)使用的一個(gè)關(guān)鍵障礙。因此，為了開(kāi)發(fā)高容量、高性能的鋰二次電池，開(kāi)發(fā)非碳質(zhì)陽(yáng)極材料是至關(guān)重要的。

在這些非碳質(zhì)材料中，Si是最合適的，因?yàn)樗哂懈叩姆烹娙萘?200mAh＝g和鋰反應(yīng)電位0.4V(vsLi＝Li+)。然而，Si遇到了一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，即在充放電過(guò)程中體積變化嚴(yán)重，導(dǎo)致可逆性差和容量迅速衰減。

已經(jīng)提出了許多方法來(lái)減輕體積膨脹，例如金屬顆粒與鋰反應(yīng)的納米尺寸、與鋰反應(yīng)的多相合金的合成、以及活性的＝非活性的金屬配合物和鋰合金＝碳復(fù)合材料的合成。

在本研究中，我們?cè)噲D通過(guò)合成硅炭黑（Si–CB）復(fù)合材料來(lái)解決硅中的體積膨脹問(wèn)題。CB結(jié)構(gòu)是通過(guò)初級(jí)粒子在不同方向上的聚集而形成的，以形成由于隨機(jī)生長(zhǎng)而在CB聚集體內(nèi)形成的不同方向和空間的網(wǎng)絡(luò)。