Si -CB複合材料的X射線衍射（XRD）圖案。檢測到非常強且未移位的Si峰，證實了Si在複合材料中的存在。在圖3中示出了Si -CB複合物和純CB的BET圖。碳化硅-碳化硼複合材料的曲線出現在碳化硅曲線之上，這是因為碳化硅結構中的硅納米顆粒吸附的氮量大大增加。由BET計算的比表面積，由於整體吸附的增加，Si–CB複合材料的比表面積也增加，其中CB和Si–CB的計算值分別為202和220m 2=g。由吸附曲線計算得到的CB和Si–CB的孔容分別為0.0035和0.0012cm 3=g，表明納米硅降低了總孔容。
因此，可以假設硅納米顆粒存在於CB的附聚物之間形成的空間中。圖4顯示了製備的Si-Cb複合材料的亮場掃描透射電子顯微鏡（BF-TEM）圖像。可以看出，20至30納米的初級碳顆粒形成具有鏈狀形狀的團聚體。該圖像還顯示了團聚體之間的空隙空間以及這些空隙中50-200納米硅顆粒的存在。因此，Si納米顆粒被分散在表面上並被困在CB的空隙空間中。這些觀察結果進一步支持了從氮吸附=解吸等溫線得到的結論。重要的是，CB顯示了由小團聚體之間的連接形成的大網絡。因此，如果發生體積膨脹，硅可以留在結構中，因為CB網絡的曲折性質。
通過一系列恆電流充放電實驗，研究了炭黑中空隙對Si-炭黑複合電極電化學性能的影響。圖5(a)顯示了硅炭黑在C=5、C=2和C的速率下前三個循環的充放電曲線，計算的不可逆容量分別為1005、801和553mAh=g。雖然放電電流隨板條箱的增加而增加，但放電容量並沒有顯著降低。這被認為是由於鋰離子在活性材料內的擴散是由大的比表面積促成的。然而，由於大的比表面積促進了SEI層的形成，第一循環中的不可逆容量約為1000mAh＝g，因此，計算的庫侖效率(CE)約為55％。這種大的不可逆容量在納米級活性材料中是不可避免的。然而，它可以通過預鋰化工藝得到充分的降低。圖5（b）以1 C的速率示出了50次循環下的SI - CB的長期循環性能[圖5（b）]。每個充放電過程的CE平均大於95%，表明在材料表面形成了穩定的SEI層。
另一方面，放電容量隨著循環次數的增加而逐漸減小，經過50次循環後，放電容量逐漸減小到260毫安＝g。雖然通過循環使Si–CB的放電容量不斷降低，但是可以通過優化漿料塗覆工藝要素(例如，粘合劑類型、粘合劑用量和乾燥速度)來防止這種情況。此外，如果使用尺寸均勻(10nm或更小)的較小的Si納米顆粒，則循環性能有望進一步提高，因為如果p製品直徑小於150納米。23)此外，納米材料中高密度的晶界為鋰離子提供了快速擴散路徑，並充當額外的鋰儲存位點。24、25）4。結論採用SPP法成功製備了硅-炭黑複合材料，通過N2氣體吸附曲線觀察了硅納米顆粒存在下炭黑孔體積的變化。TEM圖像證實了硅納米粒子被成功地捕獲在炭黑網絡結構的空隙空間中。恆電流充放電曲線表明，CB的空隙空間可以防止納米硅顆粒體積膨脹引起的循環性能下降。如果使用較小的硅納米顆粒(10nm或更小)和較窄的尺寸分佈來合成炭黑複合材料，則預期將獲得更好的結果。
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