科大研究中国低温合成硅纳米锂离子电池负极材料     天虹电线

一直以来，利用廉价的二氧化硅或硅酸盐制备硅资料都需要较高的反应温度。目前工业上采用的方法依然是高温碳热还原法（>1700℃）所制备的硅大都为块材，难以应用于锂离子电池负极材料。2007年至今，650℃条件下镁热还原二氧化硅是主要的制备纳米硅材料的方法，但该方法条件苛刻，容易发生副产物Mg2Si且产率较低。铝热还原二氧化硅因产生惰性的Al2O3需高于铝的熔点，700℃以上的高温反应才干进行。

近日，中国科学技术大学钱逸泰课题组发展了一种在200℃熔盐体系中，采用金属Al或Mg还原二氧化硅或硅酸盐制备纳米硅材料的方法。将该资料应用于锂离子电池负极材料，展示出优异的电化学性能。该研究效果发表在能源环境科学》上，论文的第一作者为课题组的博士生林宁。

该工作是钱逸泰课题组熔盐体系中用金属镁还原四氯化硅(SiCl4+Mg+A lCl3制备硅纳米材料的拓展性工作，但此次报道的工作因采用二氧化硅及各种硅酸盐为硅源，原料更加易得、价格廉价，更易放大，该工作的实用性更加显着。另外，该工作可以用价格更加廉价的金属Al为还原剂，反应中生成AlOCl解决了临时以来铝热反应中生成惰性的Al2O3而使反应无法低温下进行的问题，促进了反应在低温下的继续进行。

该方法适用于还原各种二氧化硅粉体和含硅酸盐的原料如玻璃纤维、分子筛等，以及矿物如钾长石、硅藻土和生物矿物质等，而且产率能达到70%以上。对本低温熔盐的反应机理深入研究发现，AlCl3熔盐能够直接参与到该金属热还原过程。将铝热还原硅酸盐制备的纳米硅用于锂离子电池负极资料测试标明，3?A /g电流密度下循环1000圈，可逆比容量保持870?mA h/g且首圈库仑效率高于80%并具有很好的倍率性能。