改善锂离子电池性能：非晶碳、石墨烯和碳纳米管改性硅负极

摘要整理

硅具有超高的理论容量（~3579 mAh/g），被视为下一代锂离子电池的潜在负极材料。然而，硅负极在锂化-脱锂过程中存在极大的体积膨胀（~300%），导致颗粒粉化、固体电解质界面（SEI）不稳定，严重阻碍其实际应用。为解决这些问题，研究人员提出了一系列硅-碳复合策略。本综述系统阐述了三类典型碳材料（非晶碳、石墨烯和碳纳米管）对纳米硅负极的改性机制。非晶碳具有均匀包覆、制备经济的优势，能提高循环稳定性，但导电性不足；石墨烯提供高导电性和机械强度，但成本高、易团聚；碳纳米管可作为导电柔性网络增强循环寿命，但分散性和界面结合困难。各类碳材料在改善硅负极的机械强度、导电性和充放电性能方面各具优缺点。未来研究应重点关注混合碳结构设计、界面键合调控以及可规模化的绿色合成工艺，这些进展将促进高能量密度硅-碳负极在先进锂离子电池中的商业化应用。

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