作为下一代高容量锂离子电池负极材料,硅负极目前面临的主要挑战是充放电循环过程中体积膨胀带来的容量快速衰减以及充放电库仑效率低.构建一个可缓减体积膨胀空间的导电壳层是有效的解决策略,它可以有效地适应循环过程中的体积变化.采用连续气溶胶喷雾[1]和后续化学气相沉积法,制备了核-壳结构的介孔硅球/石墨烯笼纳米复合材料[1-3].该方法不需要额外引入催化剂,可直接在硅微球表面生长高度石墨化的石墨烯.复合材料表现出高比容量、快的充放电速率(5 A g-1 时为890 mAh g-1)和优异的循环性能,在1 A g-1 电流密度下循环200 圈保持高的库仑效率.将制备的负极和商业的钴酸锂正极组装成全电池后,电池具有高的首圈效率以及能量密度(329 Wh kg-1).此外,采用聚苯并咪唑(PBI)为新的碳源,通过简单的物理浸渍和后续碳化处理,可以在多孔硅表面均匀包覆一层含氮的碳层[4].由于碳层自身高的电子导电性、丰富的吡咯氮、以及结构柔性,有效缓减了在充放电过程中硅的体积膨胀和稳定SEI 的形成,制备的硅碳复合材料具有优异的电化学性能.在0.1 A g-1电流密度下,可逆容量高达2172 mAh g-1,甚至在5 A g-1电流密度下,放电容量高达1186 mAhg-1.近期我们研究了纳米管状结构的新型硅碳负极的可控制备,复合材料表现出了优异的电化学性能.