柔性自支撑硅基电极的构建消除了非活性材料的添加，提高了整体能量密度，并有效避免了活性材料由于体积效应而容易与集流体分离的缺点。然而，许多关于柔性自支撑电极的报道缺乏长期循环稳定性。

图1 电极结构设计

东华大学杨建平、江莞等设计了3种不同的硅基自支撑电极，并发现表面组装以静电相互作用为主的自支撑电极可以显著提高长期循环稳定性。具体而言，研究者选择了一种碳分布均匀、容量和体积变化平衡较好的硅基纳米粒子（SiOx/C）作为组装单元，并设计了3种不同结构的硅基自支撑电极。

此外，选择具有优异导电性、轻质和良好柔韧性的碳纳米纤维（CNF）作为柔性自支撑基板，3D网络框架不仅提高了电解液保留率，还提高了活性材料的电子电导率，为电子和离子提供了快速传输路径。表征结果表明，通过电荷相互作用将硅基纳米粒子组装到CNF表面合成的独特的硅基柔性自支撑电极具有独特的柔性特征，可以任意弯曲和折叠，折叠后仍能恢复到原始状态而不会破裂。

图2 电化学特性的表征

基于更好的机械性能，这种表面组装电极表现出优异的长期循环稳定性。电极被折叠两次并组装成扣式电池，在1000次循环中保持相对稳定的趋势。同时，组装好的柔性软包电池在折叠后的1000次循环中，每次循环的平均容量衰减仅为0.01%，并且还保持了稳定的充电和放电过程。这种自支撑电极具有成本效益，易于合成，适合大规模生产商用电池。柔性和轻质的优点使其在各种商业柔性设备中极具吸引力。

图3 柔性展示和软包电池性能

Electrostatic Interactions Dominate the Surface Assembly of Silicon‐Based Nanospheres on Carbon Nanofibers for Flexible Lithium‐Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2024. DOI: 10.1002/adfm.202411663

文章来源：电池未来

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