硅碳复合材料由于其超高的理论比容量已被证明为下一代锂离子电池最有前景的负极材料之一，但在合金化/去合金化过程中由于体积巨大变化带来的应力效应对硅基负极的工作寿命造成了非常大的负面影响。

      近日，产业技术研究院孙林团队针对硅基负极体积膨胀大、SEI膜不稳定生长以及导电性差的问题，设计了低温锌热还原辅以原位解热碳包覆加二次碳包裹技术制备了双碳层包覆的硅基负极材料（DCS-Si）。首先合成出具有Si-O多面体为内核，外层为苯基的无机-有机杂化材料（Polyhedral silsesquioxanes, POSS），通过低温锌热还原的方法将Si-O键断裂，部分还原为零价硅。再通过吡咯单体聚合在所得材料外层包覆聚吡咯，惰性气氛下热解碳化后，POSS外层的苯基和聚吡咯同时碳化形成多层碳包覆。由于苯基和Si原子有键合作用，因此苯基包裹的碳层非常致密，可以对内部硅材料形成有效的保护，稳定SEI的形成；外层聚吡咯的碳化则可以有效增强硅材料的导电性能，并对硅材料的体积膨胀形成进一步的缓冲。在双层碳材料的协同保护下，制备得到的DCS-Si作为锂离子电池的负极显示了优异的电化学性能，可逆比质量容量超过1000 mAh g^-1，经过1000次的长循环后，比容量仍超过500 mAh g^-1。并且该材料显示了非常优异的倍率性能，在1 A和3A g^-1的大电流下循环1000次依然保持非常好的工作稳定性。相信本工作可以为硅基负极的制备和应用提供新的思路和途径，对新能源材料领域工作者有较强的借鉴意义。

     该工作以“Ladderlike polysilsesquioxanes derived dual-carbon-buffer-shell structural silicon as stable anode materials for lithium-ion batteries”为题，在线发表在Journal of Power Sources，硕士研究生蒋晓雯为第一作者，我室孙林博士为论文通讯作者。此项研究得到了国家自然科学基金（项目编号：52202309）、江苏高校“青蓝工程”人才项目、江苏省碳达峰碳中专项创新基金（项目编号：BK20220008）、配位化学国家重点实验室开放课题（编号：SKLCC2308）等经费支持。

    文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775324002829

图1 DCS-Si材料的制备示意图及形貌、化学组成分析。

图2 与NCM811组成全电池的性能测试。