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摘要
锂离子电池具有能量密度高、倍率性能好、循环寿命长、自放电率低等优点，是目前主要的电化学储能设备。商用锂离子电池负极材料为石墨，但石墨的低理论容量限制了锂离子电池性能的进一步提升。硅储量丰富，具有高理论容量和稳定工作电压等特点，是新一代锂离子电池最有前景的负极材料。硅基负极具有体积膨胀效应大，首次库伦效率低，电导率低和固体电解质界面膜不稳定等缺点，导致硅基负极循环稳定性较差，严重阻碍了其实际应用。通过具有良好稳定性和高电导率的碳修饰硅基负极制备硅碳负极能够有效克服上述问题，硅碳负极作为一种高理论容量的材料更有规模化商业前景。本文根据对硅碳负极的结构设计，将近年来对硅/碳负极材料的研究分为零维-纳米颗粒、一维-纳米线和纳米管、二维-层状结构和三维-微米级球体材料，并对不同结构的硅碳复合负极材料的结构和电化学性能进行了对比讨论。此外，还总结了现有硅/碳复合负极设计的进展和局限性，并展望了该领域的工业化前景。
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单位哈尔滨工业大学; 航天学院; 广东光华科技股份有限公司
