為了滿足對高性能鋰離子電池日益增長的需求，人們對潛在負極材料進行了大量的研究開發(fā)，其中，Si材料被認為是最有希望取代碳基材料的負極材料。

但在實際應用中，Si材料會受到電池在充放電過程中電極結構和體積變化的阻礙，這可能會導致開口裂紋、電極損毀和活性物質(zhì)與電流之間電接觸的損失，最終造成電池的循環(huán)性能降低、電池容量快速衰減。

從微觀角度分析，Si負極失效的主要原因是缺乏韌性與損傷容限。

在當前研究中，通過低成本的機械研磨（MM）合成了一種新型的具有纏結帶結構的 Si/Sn 復合材料，其中Sn具有較強的韌性，能夠承受高變形。研究中基于該特性開發(fā)新型材料，從而對鋰離子電池負極材料的電化學性能進行改善。

選擇脆性Si和延展性Sn作為開發(fā)新型負極的原始材料，通過機械研磨的方法來實現(xiàn)帶狀Sn的形成和脆性顆粒Si的細化。

2、實驗方案：

實驗配置：

1、材料的形貌變化

圖1 (a) 前驅(qū)體Si粉的掃描電鏡圖像；(b) 初始Sn粉的掃描電鏡圖像。

圖2 (a) 研磨1、10、15、20、25 h樣品的掃描電鏡圖像；(b)研磨20 h復合材料的高倍掃描電鏡圖像；(c) 研磨20 h復合材料的能譜圖像，其中插圖為掃描電鏡的形貌顯微圖。

2、材料成分檢測

實驗中，使用FRITSCH不銹鋼配件，材料耐磨可靠，可避免樣品被其他金屬污染；另外，可設置行星式球磨機PULVERISETTE 5 的運行時間，每研磨1h、休息30min，從而減少研磨過程中的熱效應，并防止Si和Sn氧化。

圖3  5 組研磨樣品的XRD圖像

3、材料的電化學性能

1、最多可同時研磨8組樣品

降低時間成本，提高研磨效率。

2、可充惰性氣體蓋

輕松充入惰性氣體，可實現(xiàn)機械合金化過程。雙閥門的設計，確保運行惰性氣體的安全充入，并將其穩(wěn)固地鎖緊在球磨機內(nèi)。

4、GTM溫度、壓力監(jiān)控系統(tǒng)