負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極已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有需求，高能量密度負極材料成為企業(yè)追逐的新熱點。硅基材料負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極的最優(yōu)先選擇，是最具潛力的下一代鋰離子電池負極材料之一。

　　瑕不掩瑜 硅碳負極優(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，一是在負極材料中加入納米硅，形成硅碳負極，一是在電解液中加入有機硅化合物，改善電解液的性質(zhì)。

　　在負極材料中，硅材料主要以納米硅的形式進行應(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，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極材料，從石墨的克容量和壓實密度看，負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。

　　與石墨負極材料相比，硅基負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，而硅負極的理論能量密度超其10倍，高達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)對電動汽車續(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，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，進一步降低了其首次庫倫效率。