便攜式移動(dòng)設(shè)備的微型化和電動(dòng)交通工具的快速發(fā)展對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)，尤其對(duì)鋰離子電池的能量密度和功率密度提出了更高的要求。研發(fā)具備更高的比容量、更長(zhǎng)的使用壽命的鋰電池負(fù)極材料已經(jīng)成為當(dāng)今鋰電池研究的熱點(diǎn)之一。

硅基負(fù)極材料具有高容量(Li22Sis最高達(dá)4200 mAh/g)、低脫嵌鋰電壓及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，有望成為替代目前商業(yè)化石墨的下一代負(fù)極材料然而，過(guò)度的體積膨脹(300%)使硅材料在充放電過(guò)程中容易破裂，導(dǎo)致電池庫(kù)侖效率低、循環(huán)穩(wěn)定性差和安全性差等問(wèn)題。構(gòu)建多.孔分級(jí)微納結(jié)構(gòu)可有效緩解體積膨脹、減小極化和提高材料嵌脫鋰的可逆性。 但是硅的本征電導(dǎo)率很低，而且大的比表面積使多孔硅易于形成氧化層，影響硅基鋰電負(fù)極材料的首次效率、比容量、循環(huán)性和倍率等性能。同時(shí)硅在常規(guī)的電解液中很難形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜，導(dǎo)致循環(huán)性能下降。在多孔硅材料表面涂覆碳層，形成硅碳復(fù)合材料可以有效提高材料導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性，促使形成穩(wěn)定的SEI膜。

如Yushin等通過(guò)原位法制備的硅碳復(fù)合材料在100 次循環(huán)后沒(méi)有明顯衰減，可逆容量達(dá)到1590 mAh/gf9。如何獲得高質(zhì)量的多孔硅是構(gòu)建高性能硅碳復(fù)合材料首先要解決的問(wèn)題。利用“Top-down"的方法直接刻蝕硅是制備多孔硅的方法之一，但是對(duì)原料的利用率低、能耗大。模板法也是制備多孔硅的常用方法，其制備方法更簡(jiǎn)單、成本更低。

2007年Bao 等10發(fā)現(xiàn)二氧化硅經(jīng)過(guò)鎂熱還原后可形成納米級(jí)的硅、氧化鎂和硅鎂合金混合物，經(jīng)過(guò)酸洗即可獲得多孔硅材料。利用鳳谷陶瓷回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)，鎂熱還原反應(yīng)已被證明是從二氧化硅制備多孔硅的有效方法，利用該方法可將多種含氧化硅材料，如石英砂，黏土等轉(zhuǎn)化為多孔硅儲(chǔ)鋰材料。利用鎂熱還原技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)從累托石到多孔硅的轉(zhuǎn)化，而且累托石特殊的層狀結(jié)構(gòu)和Si-A1交替分布的特征使得所得多孔硅為片狀結(jié)構(gòu)。這種特殊的片狀多孔結(jié)構(gòu)有利于容納在充放電過(guò)程中的體積變化，防止材料粉化。有利于電解液浸潤(rùn)和離子遷移，提高材料的倍率性能。通過(guò)碳包覆制備的硅碳復(fù)合材料可逆容量可達(dá)1300 mAh.g-'，同時(shí)具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性。以上研究表明利用累托石制備高性能硅基鋰電池負(fù)極材料是可行的，為累托石的高值化綜合利用提供候選途徑。