2023年5月5日，华南师范大学陈祖信副教授、皇家墨尔本理工大学Derek Hao博士与湖南师范大学杨立山教授围绕SiO_x基负极在清华大学主办的高起点新刊Nano Research Energy合作发表题为“Recent advances of SiOx-based anodes for sustainable lithium-ion batteries”的综述性论文。

伴随电动汽车(EV)和便携式电子设备(PED)的飞速发展，市场迫切需要不断开发具有高比容和长循环寿命的锂离子电池。对于负极而言，传统的石墨阳极受限于自身理论容量(372 mA h•g⁻¹)而基本达到其能量密度上限，硅基材料被认为是下一代高能锂离子电池的理想候选负极。在实际开发过程中，人们逐渐发现SiO_x (0<x<2)负极具有接近Si的超高理论储锂容量，但电极过程中体积膨胀比Si单质小，第一次锂化过程中副反应还可形成Li_xSiO₄和Li₂O的SEI缓冲层。高比容量、较好的循环稳定性、较低成本和加工难度，使得SiO_x备受明升界和学术界的关注，并成为研发热点。

图1.本综述的研究框架示意图。论文主要综述了SiO_x负极的最新发展，包括材料设计、性能优化和机理研究。总店归纳了SiO_x/C复合材料和多孔结构两种有前景的材料结构，以及粘结剂/电解液添加剂、预锂化、SEI分析等开发要点。

在该综述论文中，作者们首先详细介绍了SiO_x基负极的结构特性、储能机制与多种合成方法。由于不可避免的体积膨胀和电明升手机不可逆性，负极首效甚至低至50-60%，这使得SiO_x基材料在实际应用受限。针对以上问题，该论文进一步总结归纳了SiO_x/C复合材料多种优化策略和多孔结构构筑思路。论文后半部分，深入讨论了目前行业内最新的几种改性策略：新型粘合剂和电解质添加剂的使用、预锂化和其他锂离子电池组分。其中，设计新型粘合剂不仅可以稳定电极在电解过程的完整性与电接触，电解质添加剂可综合粘结剂通过衍生SEI网络来稳定负极的Li⁺/e⁻的良好传输，而预锂化是当下针对商用SiO_x或Si负极解决低首效的最有效途径。此外，该论文还提到了SiO_x基负极的新型机理研究、SEI分析检测方法、及SiO_x相关明升的发展前景。该综述所述内容可为后续SiO_x基负极研究开发提供参考与指导。

论文信息：

Zhang M, Liang N, Hao D, et al. Recent advances of SiOx-based anodes for sustainable lithium-ion batteries. Nano Research Energy, 2023,

DOI：10.26599/NRE.2023.9120077

Nano Research Energy 是Nano Research姊妹刊，(ISSN: 2791-0091; e-ISSN: 2790-8119; 官网: )于2022年6月创刊，由清华大学曲良体教授和香港城市大学支春义教授共同担任主编。Nano Research Energy是一本国际化的多学科交叉，全英文开放获取期刊，聚焦纳米材料和纳米app技术在新型能源相关领域的前沿研究与应用，对标国际顶级能源期刊，致力于发表高水平的原创性研究和综述类论文，已入选2022年度明升中国科技期刊卓越行动计划——高起点新刊项目。2025年之前免收APC费用，欢迎各位老师踊跃投稿。

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