Si負(fù)極材料是鋰離子電池中，理論儲鋰能量較高的鋰離子負(fù)極材料之一，其理論容量可達(dá)到4000mAhg-1以上。但是，Si負(fù)極材料儲鋰時，容易發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致電極粉化，電池容量急劇下降。

目前，對于減少Si負(fù)極的體積膨脹對電極材料的影響，提高Si負(fù)極復(fù)合材料中的空隙體積，緩解容量急劇降低，提高Si負(fù)極電池的循環(huán)壽命等問題，是該領(lǐng)域亟待解決的重大問題。

碳材料對于改進(jìn)高能量密度硅負(fù)極關(guān)鍵性能具有重要作用。近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所李玉良院士研究團(tuán)隊結(jié)合石墨炔天然的低溫生長優(yōu)勢，在室溫下，實現(xiàn)了在硅負(fù)極上原位生長超薄的二維全碳石墨炔保護(hù)層。

這種在硅負(fù)極上原位構(gòu)筑全碳材料保護(hù)層的方式是其他碳材料所不能實現(xiàn)的，具有重要的基礎(chǔ)和應(yīng)用價值。研究人員直接在硅負(fù)極上構(gòu)筑了具有優(yōu)異機(jī)械性能和電導(dǎo)性能的三維石墨炔全碳網(wǎng)絡(luò)，電極組件之間形成了牢固的全碳界面接觸。

該方法高效地抑制了循環(huán)過程中硅負(fù)極巨大體積變化導(dǎo)致的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和電極界面的破壞，充分的發(fā)揮了硅負(fù)極的高比容量優(yōu)勢，在0.2Ag-1時比容量達(dá)到4122mAhg-1，面積比容量高達(dá)4.72mAhcm-2。在2Ag-1下，循環(huán)1450次后，比容量仍然能夠保持1503mAhg-1。

此外，這種策略在解決其他高能量密度負(fù)極的問題時，顯示出巨大的應(yīng)用潛力。