大多数研究都是将大容量硅（Si）与高导电性碳材料相结合，以克服Si的电性差，但往往忽略了Li⁺快速传输到Si的途径。钛酸锂（Li_xTi_yO_z）作为一种提高Si基负极传输速度的保护性添加剂已经引起了人们广泛的科学兴趣。然而，高反应性钛前体在精确控制Si表面上Li_xTi_yO_z的生长方面存在很大困难，导致二次颗粒形成不良，并严重削弱了Li_xTi_yO_z在Si基电极水平上的优势。

近日，上海交通大学胡国新教授，高寒阳报道了提出了一种受限界面组装方法，通过静电相互作用和Ostwald熟化将可控的Li₂Ti₃O₇与Si纳米颗粒结合在一起。

文章要点

1）化学动力学计算与系统实验相结合表明，CTAB的表面电荷变化效应、甘油的溶剂限制效应和氨水的结晶尺寸控制可以实现不同形貌的Si/Li₂Ti₃O₇/C的制备。

2）研究人员进一步选择层次化的Si基微团簇作为锂离子电池（LIBs）的负极，研究其电化学性能。所选择的层次化微团簇具有多个优点：i）层状Li₂Ti₃O₇和碳网络确保了Si纳米颗粒的良好分散，微团簇中的内部空隙为Si的膨胀提供了缓冲空间，以适应较大的体积变化和防止开裂；ii）杂乱的卫星状Li₂Ti₃O₇和碳网络为Li⁺和电子提供了快速的传输路径，以确保Si基负极的倍率性能；iii）层状Li₂Ti₃O₇和碳网络作为Si的电解质屏障。

3）实验结果表明，层次化微团簇Si基负极具有优异的倍率性能（5 A g^-1时为1261 mAh g^-1）、高稳定循环性能（2 A g^-1循环1000次后为1080 mAh g^-1）以及良好的循环完整性。此外，基于层次化微团簇Si基负极和商用正极（NCA）的全电池表现出了优异的性能。

参考文献

Jiewen Shi , Hanyang Gao , Guoxin Hu , Qing Zhang , J. Shi , Dr H. Gao , Prof G. Hu , Q Zhang , Confined Interfacial Assembly of Controlled Li₂Ti₃O₇ Building Blocks and Si Nanoparticles in Lithium-Ion Batteries,Energy Storage Materials(2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.10.022

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.10.022