硅具有超高的理论嵌锂容量(约4200 mAh/g),因此被视为最有发展潜力的锂离子电池用负极材料。但在脱嵌锂过程中,硅会产生严重的体积变化(>300%),进而导致材料粉化,与集流体和导电剂失去电接触,致使容量迅速衰减。此外,硅表面不稳定的固体电解质界面膜(SEI膜)也严重限制了其循环寿命。在脱嵌锂的过程中,随着硅的膨胀和收缩,硅表面的SEI膜不断变形、破裂,暴露出的硅表面又会形成新的SEI膜,导致SEI膜逐渐积累增厚,极大阻碍了锂离子向硅颗粒的扩散,降低了活性物质的嵌锂容量。纳米级硅颗粒的选用尽管能抑制材料粉化,减少容量衰减,但是纳米颗粒易团聚且对抑制SEI膜的增厚没有明显效果,所以其电化学性能还有待于提高。针对锂离子电池用硅负极材料的现状,利用纳米硅颗粒表面丰富的羟基官能团,通过引入含有羧基官能团的碳源,采用旋蒸法制备具有核壳结构的多孔硅碳复合材料,该复合材料20次循环后的容量保持率为91.8%。通过选择合适的高分子溶液体系,基于喷雾干燥、表面聚合物碳源包覆和聚合物热解成碳技术,设计并制备了外部碳壳层包覆、内置多孔隙碳骨架网络结构、纳米硅颗粒镶嵌在多孔碳骨架内的球形硅/碳复合材料(Si/po-C@C)。一方面,碳骨架网络既可为硅的膨胀提供足够的缓冲空间,保证不对电极整体结构造成破坏,又可抑制硅颗粒的团聚,提高导电率进而发挥硅的使用效率;另一方面,该核壳结构的构建阻碍了电解液进入到硅碳复合二次颗粒内部,将内部硅颗粒与外部电解液隔离开,避免SEI膜的反复破裂增厚,从而达到同时提高材料比容量和循环稳定性等电化学性能的效果。实验结果表明该材料的首次循环效率为76%,可逆容量可达1000mAh,50个循环之后,容量保持率超过87%。该制备方法简单、有效,原料与技术开发成本较低、易于推广应用。