高级通讯设备和电动汽车领域日益增长的能源需求使得高能量密度锂离子电池的研制引起了巨大关注。硅基材料由于具有超高的比容量、大储量以及相对低的锂嵌入电位，可用作下一代锂离子电池负极。然而，在连续嵌锂和脱锂过程中体积的显著变化会造成活性材料的破碎和脱落，进而引起严重的容量衰减。很多研究表明，通过引入石墨烯等某些碳材料得到的硅-碳复合物，可以呈现出碳的很多优良特性（比如电导性和机械灵活性），从而可以有效解决这个问题。
最近，北京大学刘忠范院士与彭海琳教授（共同通讯）合作，提出了一种垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒，它可以用作稳定的锂离子电池负极并拥有高比容量。在一氧化硅（SiO）微粒表面通过化学气相沉积方法垂直生长的石墨烯不仅可以显著增强微粒的导电性能，还能为锂离子提供大量的传输通道。研究发现，即使在高负载（1.5 mg/cm2）情况下，获得的复合材料仍然有很好的稳定性（100圈，保持率93%），容量高达1600 mA h/g。
图1. 垂直石墨烯包裹硅基微粒的设计
图2. 一氧化硅微粒上的垂直石墨烯生长
图3. 垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒微粒的导电性能测试
图4. 垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒阳极的电化学性能
图5. 嵌锂过程中垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒粒子的原位TEM表征
图6. 垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒/石墨-NCA全电池性能测试
资料来源：中国化学与物理电源行业协会
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