华中科技大学「国家杰青」黄云辉/同济大学王超最新JACS丨焦耳热调控亚2 nm硅纳米域！

本文针对硅基负极材料中SiO存在的首圈不可逆容量大、导电性差和体积膨胀等问题，提出了一种基于闪速焦耳热（FJH）的超快预稳定策略。研究背景在于SiO在循环中会发生电化学歧化逐步生成Si纳米域，从而稳定结构，但传统热歧化方法能耗高且可控性差。研究目的是通过FJH在0.3秒内实现SiO的可控歧化，并引入LiOH作为瞬态介质，促进Si-O重排和Si纳米域晶化，同时抑制SiO₂过度结晶。结论表明，优化后获得约1.5 nm Si纳米域嵌入非晶SiO₂基体的双相结构，兼具小尺寸、高密度和适度晶化特性。该结构显著缓解局部应力、抑制体积膨胀，并改善电荷传输。进一步结合SWCNT导电网络后，FJH-L-SiO@SWCNT电极在半电池中实现1419 mAh g⁻¹比容量和150圈96.6%的容量保持率，在NCM811全电池中300圈后保持88.6%的容量。该工作为低能耗制备高性能硅基负极提供了可控且高效的结构调控新路径。