锂离子电池（LIBs）中硅负极的电化学性能主要受应力-应变和传输动力学的影响。
然而，传统的硅/碳复合材料往往无法很好地平衡这两个因素。
基于此，2025年3月21日，上海大学张海娇，武汉理工大学苏宝连等人在国际知名期刊Advanced Functional Materials发表题为《A Stress-Buffering Hierarchically Porous Silicon/Carbon Composite for High-Energy Lithium-Ion Batteries》的研究论文。
在此，基于有限元分析的指导下，作者开发了一种具有高锂存储容量的多级孔硅/碳复合材料（记作pSi@void@NMC），其中多孔硅（pSi）和氮掺杂介孔碳（NMC）分别用作内核和外壳。
其内外培养设计赋予了pSi@void@NMC复合材料快速的传输动力学、有效的应力缓冲、低体积膨胀和卓越的机械稳定性。
与核壳结构的pSi@NMC和裸pSi电极相比，所得的pSi@void@NMC负极在0.2 A g⁻¹下经过300个循环后展现出1769.8 mAh g⁻¹的高可逆容量和仅0.016%的每循环容量衰减率，显示出卓越的循环稳定性。
原位和非原位表征结果进一步证实了其在电化学反应过程中锂离子嵌入/脱出的高可逆性，这得益于无机富含LiF的固体电解质界面（SEI）膜的形成。
此外，所开发的pSi@void@NMC复合材料还显示出在全电池应用中的良好潜力。这些发现为解决高性能LIBs中硅基负极材料的应力断裂和传输动力学不足问题提供了一种简便的设计概念和研究策略。
A Stress-Buffering Hierarchically Porous Silicon/Carbon Composite for High-Energy Lithium-Ion Batteries,Adv. Funct. Mater.,2025.https://doi.org/10.1002/adfm.202505207
