負(fù)極材料是鋰離子電池的重要組成部分，它直接影響著電池的能量密度、循環(huán)壽命和安全性能等關(guān)鍵指標(biāo)。隨著新能源汽車在實(shí)際應(yīng)用中對續(xù)航里程要求的不斷提高，動力電池相關(guān)材料也向著提供更高能量密度的方向發(fā)展。

　　傳統(tǒng)鋰離子電池的石墨負(fù)極已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有需求，高能量密度負(fù)極材料成為企業(yè)追逐的新熱點(diǎn)。硅基材料負(fù)極由于豐富的儲量和超高的理論比容量正逐漸成為電池企業(yè)和鋰電材料商改善負(fù)極的最優(yōu)先選擇，是最具潛力的下一代鋰離子電池負(fù)極材料之一。

　　瑕不掩瑜 硅碳負(fù)極優(yōu)勢明顯

　　硅材料在鋰離子電池中的應(yīng)用，主要涉及兩方面，一是在負(fù)極材料中加入納米硅，形成硅碳負(fù)極，一是在電解液中加入有機(jī)硅化合物，改善電解液的性質(zhì)。

　　在負(fù)極材料中，硅材料主要以納米硅的形式進(jìn)行應(yīng)用。納米硅指的是直徑小于5納米的晶體硅顆粒，是一種重要的非金屬無定形材料，常由溶膠凝膠法等方法制備而成。納米硅粉具有純度高、粒徑小、分布均勻、比表面積大、高表面活性、松裝密度低等特點(diǎn)，且無毒、無味。納米硅與石墨材料組成硅碳復(fù)合材料，作為鋰離子電池的負(fù)極材料，能夠大幅提高鋰離子電池的容量。

　　目前市場上鋰電池使用的多為石墨負(fù)極材料，從石墨的克容量和壓實(shí)密度看，負(fù)極材料的能量密度很難再得到提高。此外，石墨片還存在易發(fā)生剝離、循環(huán)性能不理想等問題。

　　與石墨負(fù)極材料相比，硅基負(fù)極材料的能量密度優(yōu)勢明顯。石墨的理論能量密度是372 mAh/g，而硅負(fù)極的理論能量密度超其10倍，高達(dá)4200mAh/g。硅碳復(fù)合材料能大大提升單體電芯的容量，有效緩解業(yè)內(nèi)對電動汽車?yán)m(xù)航里程的擔(dān)憂。

　　當(dāng)然，硅基材料也存在較為明顯的缺點(diǎn)，主要有以下兩方面：1、在充放電過程中會引起硅體積膨脹100%~300%，巨大的體積效應(yīng)及較低的電導(dǎo)率將限制硅負(fù)極技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。2、硅為半導(dǎo)體，導(dǎo)電性比石墨差很多，導(dǎo)致鋰離子脫嵌過程中不可逆程度大，進(jìn)一步降低了其首次庫倫效率。