清华大学魏飞课题组AFM：单壁碳纳米管薄膜作为硅基负极的高效导电网络

硅基阳极由于其高容量，被认为是下一代锂离子电池的理想候选材料。然而，低导电性和循环过程中的大体积变化不可避免地导致了较差的循环稳定性。本文，清华大学张翀 副教授 、魏飞  教授课题组在《Adv Funct Mater》期刊发表名为“Single-Walled Carbon Nanotube Film as an Efficient Conductive Network for Si-Based Anodes”的论文，研究设计了一种无粘合剂的干法来制造带有单壁碳纳米管（SWCNTs）网络的硅基电极，并探索SWCNT和多壁碳纳米管（MWCNTs）作为导电网络的不同机制。

正如预期的那样，SiOx@C|SWCNT阳极获得了更高的初始放电容量（1785 mAh g-1），更高的初始库伦效率（ICE，81.52%）和出色的循环稳定性。此外，其锂离子扩散系数（DLi+）比SiOx@C|MWCNT高3-4个数量级。通过原位拉曼光谱和理论分析，阐明了其基本机制。研究发现，即使在高达6.2GPa的拉伸应力下，SWCNTs也能与SiOx@C保持良好的接触，而MWCNTs在长期循环过程中由于高达8.9GPa的交替压缩应力和高达2.5GPa的拉伸应力而失去电接触。在这种非常大的应力下，更灵活的SWCNTs和它们更强的范德华力确保SiOx@C仍然与SWCNTs有良好的接触。