纳米硅

硅碳负极锂电池材料

1:硅材料在锂离子电池中的应用，主要涉及两方面，一是在负极材料中加入纳米硅，形成硅碳负极，一是在电解液中加入有机硅化合物，改善电解液的性质。

2:在负极材料中，硅材料主要以纳米硅的形式进行应用。纳米硅指的是直径小于5-100纳米的晶体硅颗粒，是一种重要的非金属无定形材料，常由溶胶凝胶法等方法制备而成。纳米硅粉具有纯度高、粒径小、分布均匀、比表面积大、高表面活性、松装密度低等特点，且无毒、无味。纳米硅与石墨材料组成硅碳复合材料，作为锂离子电池的负极材料，能够大幅提高锂离子电池的容量。

3:目前市场上锂电池使用的多为石墨负极材料，从石墨的克容量和压实密度看，负极材料的能量密度很难再得到提高。此外，石墨片还存在易发生剥离、循环性能不理想等问题。

4:与石墨负极材料相比，硅基负极材料的能量密度优势明显。石墨的理论能量密度是372 mAh/g，而硅负极的理论能量密度超其10倍，高达4200mAh/g。硅碳复合材料能大大提升单体电芯的容量，有效缓解业内对电动汽车续航里程的担忧。

5:当然，硅基材料也存在较为明显的缺点，主要有以下两方面：1、在充放电过程中会引起硅体积膨胀100%~300%，巨大的体积效应及较低的电导率将限制硅负极技术的商业化应用。2、硅为半导体，导电性比石墨差很多，导致锂离子脱嵌过程中不可逆程度大，进一步降低了其首次库伦效率。