硅負極電池的案例
頂刊《Nature Energy》：硅負極電池！
Johnson討論了一系列關(guān)于硅的反應(yīng)性的研究，這些研究都指出硅的化學(xué)屬性是如何加劇鋰離子電池的老化過程。評估和減輕這一缺陷應(yīng)該是未來研究的重點，從而充分實現(xiàn)硅負極電池技術(shù)的發(fā)展。由于Si在電池的環(huán)境中的反應(yīng)性遠大于石墨負極。因此對于含Si電池的日歷壽命，其化學(xué)和電化學(xué)方面的研究顯得尤為重要。文章還提出了一些改善 Si 與電解質(zhì)兼容性的策略，電解質(zhì)的改善有可能延長含 Si 負極電池的日歷壽命。Si負極的日歷老化主要是與電解質(zhì)接觸導(dǎo)致的，Si的存在會引發(fā)產(chǎn)氣，SEI的溶解和電解液降解。這些反應(yīng)甚至在電池的早期也有發(fā)生。相關(guān)觀點以題為“Calendar aging of silicon-containing batteries”發(fā)表在Nature Energy。
展開 廣汽“黑科技”總走在現(xiàn)實之前？
廣汽宣稱，這項自主研發(fā)的“海綿硅負極片電池技術(shù)”，是一個從材料、粘結(jié)劑、極片到生產(chǎn)制造等領(lǐng)域具有自主知識產(chǎn)權(quán)的近五十項專利的技術(shù)群。
該技術(shù)能通過包括“納米復(fù)合硅”、“自修復(fù)粘結(jié)劑”、“梯度復(fù)合涂布”等技術(shù)，讓電池內(nèi)部的硅負極片像海綿一樣柔軟有彈性，使硅在充放電過程中的膨脹和收縮被限制和緩沖，不會碎裂。同時，也像海綿吸水一樣，讓硅負極發(fā)揮大容量的優(yōu)勢，儲存更多的能量。
通過該技術(shù)，可以實現(xiàn)鋰離子電池單體電芯，在同等電量下體積可減少20%、重量可減輕14%，電芯能量密度超過280Wh/Kg，續(xù)航里程超1000Km（低溫條件下續(xù)航里程達650Km）。而下一步，搭載海綿硅負極電池技術(shù)電池的廣汽埃安LX將于今年年內(nèi)量產(chǎn)。
雖然從本質(zhì)上來看，這項針對硅負極的多孔處理技術(shù)，是否真的能實現(xiàn)像海綿那般在物理層面的柔性，還需業(yè)內(nèi)人士去進一步驗證，但據(jù)廣汽披露的信息，經(jīng)第三方權(quán)威測試機構(gòu)按照國家標準工況進行續(xù)航測試，搭載海綿硅負極片電池技術(shù)的廣汽埃安AION LX已經(jīng)可實現(xiàn)續(xù)航里程超過1000km。
至少意味著，經(jīng)過多年來的鉆研，廣汽在攻克硅負極材料在大型動力電池上的應(yīng)用性難題，得出來一定的成果。而對于“中子星戰(zhàn)略”中涉及高能量密度電池的研發(fā)，還是對電池電芯還要走自研路線，承載廣汽這個夢想的，也將落在“海綿硅負極電池技術(shù)”上。
當然，由于巨大的研發(fā)投入而導(dǎo)致新能源車企始終不盈利已經(jīng)成了現(xiàn)狀，相比希望這些前沿技術(shù)能在行業(yè)中產(chǎn)生一定影響，相信廣汽對于銷量層面的期待，其實來得更為明顯。
展開 《AFM》：超強性能的石墨烯包覆氧化亞硅負極材料！
全電池在1 C下的循環(huán)性能和庫倫效率；c) D-SiO@G//LFP全電池成功點亮LED矩陣
總之，作者以煤炭腐殖酸為碳源，開發(fā)了一種簡單的原位合成高性能鋰離子電池氧化亞硅和石墨烯負極材料方法，作者用各種表征方法證實了同時發(fā)生的腐殖酸向石墨烯的轉(zhuǎn)化和氧化亞硅的歧化反應(yīng)，其中包覆良好的石墨烯層阻止了電解液與氧化亞硅顆粒之間的反應(yīng)，同時顯著提高了氧化亞硅負極的導(dǎo)電性。
《ACS AEM》：一種無害簡便方法實現(xiàn)硅負極材料大規(guī)模制備！
，以水溶性聚合物羧甲基殼聚糖和納米硅為前驅(qū)體，采用一步噴霧干燥法制備了多尺寸三維微球硅負極材料。
如何提高電池性能-帥福得公司設(shè)計高能負極電池實例講解
本次為大家介紹采用基于模型的開發(fā)策略來提高電池性能，用實例帶大家了解帥福得公司從電極到系統(tǒng)，如何設(shè)計高能負極電池。
媒體和相關(guān)政府部門不斷催促電動化，迫使行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者為了立足而積極應(yīng)對。此外，電池設(shè)計和性能是電氣設(shè)備開發(fā)的核心所在。功率、能量密度、安全性、老化問題和成本，所有這些電池設(shè)計選擇都可能影響企業(yè)在不斷變化的市場環(huán)境中的地位。
此演示文稿將闡述集成基于模型的開發(fā)策略的益處，也就是從電極組件到系統(tǒng)級別的仿真使用，以及此仿真功能如何支持工程師定義電池要求、進行正確的硬件和軟件設(shè)計決策、提前分析可能的組件集成問題并預(yù)測系統(tǒng)最終性能。
帥福得公司的菲利普·德斯普雷斯將通過演示 Simcenter Battery Design Studio 的使用以虛擬預(yù)測電池性能并驗證技術(shù)選擇，深入介紹電池建模功能。
談?wù)撘c包括：
? 專用于電池設(shè)計的 Simcenter 產(chǎn)品組合仿真功能
? 電池建模、設(shè)計優(yōu)化和系統(tǒng)性能的技術(shù)影響
? 多物理場系統(tǒng)交互建模：電化學(xué)、熱量管理、控制等。
Philippe Desprez
固態(tài)項目仿真專家, Saft
菲利普·德斯普雷斯博士特別擅長電池管理和電化學(xué)，主要負責(zé)帥福得公司基于模型的學(xué)科。自 1997 年加入公司以來，他一直致力于將帥福得解決方案中 CAE 的使用提升為一種適用于從電池設(shè)計到電池組設(shè)計和管理的高價值工具。這也助推了大量鋰電池和電池組產(chǎn)品組合的開發(fā)，廣泛覆蓋了電網(wǎng)和移動出行之類行業(yè)應(yīng)用。菲利普博士獲得了南希化學(xué)工程學(xué)院工程博士學(xué)位。
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展開 李玉良院士團隊Nano Energy : 原位構(gòu)筑3D石墨炔助力高性能硅負極
圖7 GDY-Si//NCA全電池的電化學(xué)性能
a) 組裝GDY-Si//NCA全電池(2×2 cm)為三盞LED燈供電的照片；
b) 0.1 A·g-1電流密度下GDY-Si//NCA全電池的充/放電曲線(基于硅負極的負載量)；
c) 0.5 A·g-1電流密度下GDY-Si//NCA全電池的長期穩(wěn)定性(基于硅負極的負載量)。
【小結(jié)】
綜上所述，作者利用溫和條件下超薄GDY納米片的生長方法解決了由于硅負極嚴重體積變化帶來的諸多問題。使用本文建立的原位生長策略，可以將超薄GDY納米片牢固地涂覆到Si NP上，構(gòu)建3D全碳導(dǎo)電機械網(wǎng)絡(luò)，改善電子遷移并延緩合金化/去合金化過程中的結(jié)構(gòu)退化。此外，由底部銅箔引發(fā)的GDY納米片的原位生長增強了硅顆粒與銅集流體之間的接觸，這一結(jié)果是使用傳統(tǒng)電極制備方法難以實現(xiàn)的。此外最重要的是，這種簡單的方法可擴展，適于實際應(yīng)用。與GDY復(fù)合時，硅負極在長期穩(wěn)定性方面得到了明顯改善。該方法也有望用于提升其他類型電極材料的性能。
文章鏈接：In-Situ Constructing 3D Graphdiyne as All-Carbon Binder for High-Performance Silicon Anode (Nano Energy, 2018, DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.08.039)
展開 新型納米硅鋰電池問世！整車續(xù)航里程翻倍 公交車8分鐘充電超60%
同時，中國在新能源電池的核心技術(shù)方面也不斷傳來好消息，80歲的中國鋰電池第一人陳立泉帶著他的團隊研發(fā)出了新型的電池材料。
新型納米硅鋰電池問世，容量是傳統(tǒng)鋰電池的5倍
80歲的中國工程院院士陳立泉是中國鋰電產(chǎn)業(yè)的奠基人。上世紀80年代，陳立泉和團隊在中國率先開展了固體電解質(zhì)和鋰二次電池研究。1996年，他帶領(lǐng)科研團隊在國內(nèi)率先研制出鋰離子電池，率先解決了國內(nèi)鋰離子電池規(guī)模化生產(chǎn)的科學(xué)技術(shù)與工程問題，實現(xiàn)了國內(nèi)鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化。
在江蘇溧陽，陳立泉院士的得意門生李泓，帶領(lǐng)團隊經(jīng)過二十多年的技術(shù)攻關(guān)，在一項鋰電池關(guān)鍵原材料上獲得了突破，并在2017年進行了量產(chǎn)。
納米硅負極材料是他們自主研發(fā)的新材料，用它做成的紐扣電池，其容量是傳統(tǒng)石墨鋰電池的5倍。
天目先導(dǎo)電池材料科技有限公司總經(jīng)理羅飛
硅在自然界中廣泛存在，儲量豐富，砂子的主要成分就是二氧化硅。但是要把金屬硅做成硅負極材料，就要進行特殊的加工處理。在實驗室里，完成這樣的加工處理并不是難事，但是要做成噸級的硅負極材料，這就需要大量的技術(shù)攻關(guān)和試驗。
中科院物理所從1996年就開始研究納米硅，2012年開始做硅負極材料生產(chǎn)線，直到2017年才做出第一條生產(chǎn)線，而且不停地調(diào)整修正。經(jīng)歷過幾千次的失敗才批量生產(chǎn)出了硅負極材料。目前，溧陽這家工廠年產(chǎn)鋰離子電池硅負極材料可以達到2000噸。
如果說硅負極材料是未來提高鋰電池能量密度的一個很好的選擇，那么固態(tài)電池技術(shù)則是解決目前鋰電池安全性、循環(huán)壽命等問題的一種公認的有效解決方案。當前很多國家都在積極布局固態(tài)電池的研制，中國在固態(tài)鋰電池技術(shù)方面的研發(fā)也在與國際同步。
在溧陽的這家工廠里，采用了李泓教授帶領(lǐng)團隊研發(fā)的固態(tài)鋰電池的無人機，續(xù)航里程比同樣規(guī)格的無人機，增加了20%。
展開 南京大學(xué)：新型鎂電池負極材料！
采用金屬鎂作為負極的可充電鎂電池具有資源豐富、理論比能量高、無鋰枝晶生長、安全性好、價格低廉等潛在的優(yōu)點。然而，由于二價Mg2+的極性較大、Mg2+嵌入到正極材料中的動力學(xué)緩慢等問題，嚴重制約了鎂電池的實際性能。到目前為止，在鎂電池中只有少數(shù)的金屬/合金型或離子嵌入型負極材料表現(xiàn)出合適的放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
為了改善鎂電池電極材料的綜合性能，必需對其原子結(jié)構(gòu)和表界面進行優(yōu)化設(shè)計。電極材料中的晶格缺陷，例如氧空位，對于過渡金屬氧化物的物理和化學(xué)性質(zhì)有很大影響。電極材料中的氧空位可以促進電子和離子的傳輸，有效提高電池的電化學(xué)性能。
化學(xué)化工學(xué)院金鐘教授和馬晶教授團隊密切合作，提出了一種新的原子取代方法，以超薄TiS2納米片為前驅(qū)體來合成含有豐富氧空位（OVs）的超薄、多孔、黑色TiO2-x (B-TiO2-x)納米片，用于鎂電池負極材料。
圖1. B-TiO2-x超薄納米片的合成示意圖、形貌和儲鎂性能。
實驗結(jié)果和DFT理論計算均證實，B-TiO2-x電極材料中存在的大量OVs能夠顯著提高材料的導(dǎo)電性和提供大量的鎂離子存儲位點，并表現(xiàn)出了較快的電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)和優(yōu)異的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。該工作證明利用缺陷工程策略可以有效改善鎂電池電極材料的整體電化學(xué)性能。
圖2. DFT理論計算結(jié)果證實B-TiO2-x超薄納米片的氧空位有利于鎂離子存儲。
展開 上大《ACS Nano》綜述：微米級硅基負極用于高能量鋰電池的認識和工業(yè)前景
此外，評估工業(yè)運行條件下的長循環(huán)性能（最多1000次循環(huán)）是有意義的，為此，有必要系統(tǒng)地監(jiān)測長循環(huán)期間正極和負極材料的電壓衰減對電池能量密度的影響，更重要的是，需要深入了解和分析全電池系統(tǒng)的容量衰減機理，包括晶相變化、電化學(xué)阻抗、電極溶脹分析以及先進的檢測方法。因此，開發(fā)一種先進的、可擴展的鋰離子電池預(yù)鋰化技術(shù)是充分利用活性材料提高鋰離子電池能量密度的關(guān)鍵。
簡言之，理想電極的設(shè)計基本上解決了電子和離子在空間（長距離）和時間（短時間）中的傳輸問題，而不會導(dǎo)致容量下降，盡管硅具有優(yōu)異的超高理論比容量，但在現(xiàn)階段仍難以將純硅用作商業(yè)負極。隨著基礎(chǔ)科學(xué)對電極材料的深入探索和測試標準與電池行業(yè)的協(xié)調(diào)，硅基負極材料的商業(yè)化進程將加快，達到500Wh kg?1能量密度的鋰離子電池將可以在不久的將來實現(xiàn)。
展開 18650電池1比1模型，包含正負極卷芯、安全閥和外殼 ￥20
<p>18650是指電池的外形規(guī)格，其中:18表示直徑為18mm，65表示長度為65mm，0表示圓柱形電池，是最早、最成熟、最穩(wěn)定的鋰離子電池型號，其具有制造自動化水平高、電池一致性好、單體能量密度高、散熱性好等優(yōu)點。以18650圓柱形鋰離子電池為例，揭示鋰電池制造工藝流程，分析各流程的管控要點及其對電池電性能的影響，為鋰離子電池應(yīng)用提供重要的參考。</p><p>鋰離子電池主要由正極、負極、膈膜和電解液四大主材組成。同時，一顆完整的18650圓柱形鋰離子電芯還包括正負極引線、上下絕緣片、防爆閥（安全閥）及外鋼殼等輔材，其結(jié)構(gòu)如圖所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202312/imgs/92ddbb87a93f4cbb9002f95a44bb9e32.png"></p><p>本模型由SOLIDWORKS2020建立，主要包含三個部分，即正負極卷芯、外殼和安全閥</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202312/imgs/ba2490d319ad477f962be829d6ff401e.png"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202312/imgs/3c272e57638342508af94127fd008438.png"></p>
展開 日本開發(fā)新型無負極鋰金屬電池 能量密度高/壽命長
蓋世汽車訊 鋰金屬電池（LMB）是一種新型鋰基可充電電池，由固態(tài)金屬代替鋰離子而制成，被視為最有前途的高能量密度可充電電池技術(shù)之一。然而，這種電池也存在一些局限性，如安全問題等。
（圖片來源：phys.org）
近年來，研究人員嘗試通過無負極電芯設(shè)計來克服這些障礙，以提高鋰金屬電池的能量密度和安全性。據(jù)外媒報道，在一項新研究中，日本國家工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所（AIST）的研究人員基于使用Li2O犧牲劑，開發(fā)出具有高能量密度和長壽命的新型無負極鋰電池。
無負極全電芯電池架構(gòu)，通常基于帶有裸負極銅集流器的全鋰化正極。值得一提的是，無負極鋰電池的重量能量密度和體積能量密度，均可擴展至最大極限。與更傳統(tǒng)的LMB設(shè)計相比，無負極電芯架構(gòu)還具有其他優(yōu)勢，包括成本更低、安全性更高和使電池組裝過程更簡單等。
為了充分釋放無負極鋰金屬電池的潛力，研究人員首先要了解，如何實現(xiàn)鋰金屬電鍍的可逆性/穩(wěn)定性。許多人通過工程設(shè)計和選擇更有利的電解質(zhì)來解決這一問題，但大多以失敗告終。還有一些人嘗試使用鹽或添加劑來改善鋰金屬電鍍/剝離的可逆性。AIST的研究人員建議，使用Li2O作為犧牲劑，將其預(yù)加載至LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2表面。
研究人員表示：“實現(xiàn)高鋰可逆性具有挑戰(zhàn)性，尤其是考慮到電芯配置中有限的鋰儲存（通常為零鋰過量）。在這項研究中，我們在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正極上引入 Li 2 O ，作為預(yù)加載犧牲劑，以提供額外的鋰源。在長期循環(huán)過程中，這可以抵消鋰在初始無負極電芯中的不可逆損耗。”
展開 
交錯組裝碳納米管制備超高比容量鋰金屬負極用于鋰氧電池
【研究背景】
隨著現(xiàn)代電子設(shè)備、電網(wǎng)存儲和電動汽車的快速發(fā)展，對高能量密度電池的需求變得比過去任何時候都更加緊迫。鋰-氧電池具有超高的理論能量密度，而被認為是下一代電力系統(tǒng)的主力軍，但目前仍無法在保持高能量存儲能力的同時保證鋰負極的安全性和循環(huán)效率。目前為解決這些問題，一方面是嘗試在鋰金屬表面制備保護膜以提高鋰/電解質(zhì)界面的穩(wěn)定性；另一方面則是探索合金鋰負極如鋰化硅和鋰/石墨烯復(fù)合物來代替金屬鋰。然而，這兩種方法都需要引入電化學(xué)惰性或低容量的第二組分，大大降低活性鋰的負荷量和利用率，導(dǎo)致了低比容量，這與研究高能量密度的Li-O2電池的初衷背道而馳。因此，急需研究可以保持高比容量的同時提高安全性和循環(huán)效率的電池系統(tǒng)。
【成果簡介】
近日，復(fù)旦大學(xué)彭慧勝教授團隊為克服這一挑戰(zhàn)，將取向碳納米管交叉堆疊成多孔網(wǎng)絡(luò)，用于形成超高容量的鋰負極。該新型負極具有高達3656 mAh/g的可逆比容量，接近純鋰的理論容量3861 mAh/g。當該負極用于鋰氧全電池時，由于無枝晶產(chǎn)生和穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面，循環(huán)穩(wěn)定性顯著提高。這項工作通過設(shè)計一維導(dǎo)電納米材料的交叉堆疊和對齊結(jié)構(gòu)，推進了高性能鋰-氧電池向?qū)嶋H應(yīng)用的發(fā)展。該成果近日以題為“Stabilizing lithium into cross-stacked nanotube sheets with ultra-high specific capacity for lithium oxygen battery”發(fā)表在知名期刊Angew. Chem. Int. Ed上。
展開 青島科大《Adv Mater》：金屬鎂電池負極改性方面取得重要進展！
可充電金屬鎂電池是以金屬鎂為負極的一類廉價、高安全性且具有高能量密度等潛在優(yōu)勢的新型電化學(xué)儲能技術(shù)，其有望成為解決可再生能源利用效率低、電能源使用安全性差等問題重要儲能技術(shù)之一。然而，當前金屬鎂負極在較高電流密度、較高面容量以及不同電解液中存在不均勻電沉積甚至枝晶生長等行為。此外，金屬鎂負極在多數(shù)電解液體系中存在較大的沉積/溶解過電勢（通常大于100 mV）和較差的沉積/溶解庫倫效率，上述問題直接影響著可充電金屬鎂電池的安全運行、可逆容量以及循環(huán)壽命等電化學(xué)性能。
青島科技大學(xué)材料學(xué)院張忠華副教授、李桂村教授和中科院青能所崔光磊研究員等人在金屬鎂電池負極電沉積形貌調(diào)控方面提出了基于勻化電場、幾何限域以及化學(xué)吸附等協(xié)同耦合的改性策略，該科研成果以“Uniform magnesium electrodeposition via synergistic coupling of current homogenization, geometric confinement and chemisorption effect”為題發(fā)表在材料領(lǐng)域國際著名期刊Advanced Materials（影響因子27.398）上。該工作青島科技大學(xué)為第一單位，第一作者為該校材料學(xué)院2018級碩士研究生宋子豪。
文章鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100224
本工作研究了在宏觀和微觀尺度下金屬負極均勻生長的臨界條件：
1）電場效應(yīng)：
以Haring-Blum電池模型為基礎(chǔ)，采用近陰極和遠陰極表面電流密度之差來描述電流密度分布，即由電極表面的尺寸差所引起的電場效應(yīng)。
展開 中南大學(xué)梁叔全團隊《AM》：提高鈉離子電池碳基負極材料性能！
同時，本文還測試了SRNDC-700在半電池和Na3V2(PO4)3||SRNDC-700全電池中不同面積負載下的電化學(xué)性能。這項工作有望為研究摻雜對結(jié)構(gòu)的影響提供新的見解，并為分析偽電容提供一種新的方法。（文：SSC）
圖1.富硫氮摻雜三維多孔碳骨架(SRNDC)CSSC鍵的擴展亞表面區(qū)域和可逆電離/去電離示意圖
圖2. a-c)SRNDC-700的SEM圖像和d)元素映射圖像(C、N和S)。
圖3| a)X射線折射率曲線，b)SRNDC和NDC的S 2p 譜和c) SRNDCs和NDC的拉曼散射光譜。。
圖4.在0.01-3.0V電壓范圍內(nèi)，SRNDCs和NDC作為半電池陰極對Na/Na+的電化學(xué)特性。
圖5.a)以SRNDC-700為陽極，Na3V2(PO4)3為陰極的鈉離子全電池示意圖。b)照片顯示，Na3V2(PO4)3||SRNDC-700全電池可以點亮52個LED燈泡。
圖6.a)掃描速率從0.1mV s?1到1 mV s?1的CV曲線，b)在選定峰值電流下的log(I)與log(V)曲線，以及c)1.0 mV s?1時SRNDC-700的偽電容和擴散貢獻。
本文來自微信公眾號“材料科學(xué)與工程”。歡迎轉(zhuǎn)載請聯(lián)系，未經(jīng)許可謝絕轉(zhuǎn)載至其他網(wǎng)站。
展開 《ACS AMI》：鋰離子電池Si/C復(fù)合負極中鋰離子擴散機理的探討
本項工作中研究者用密度泛函理論研究了Li在簡單混合模型和核殼模型的Si/C復(fù)合材料中的擴散行為，揭示了Li在Si/C材料中的擴散增強機制，這有助于指導(dǎo)鋰電池負極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
Si/C復(fù)合材料是目前最有商業(yè)前景的負極替代材料之一，通過Si和C材料的結(jié)合，可以獲得相當高的容量（高達2000mAh/g），并且碳材料的緩沖效應(yīng)和高導(dǎo)電性分別提高了機械穩(wěn)定性和耐久性，然而，與純負極材料相比，Si/C復(fù)合材料在Li、Si和C之間產(chǎn)生了額外的界面，這使得在原子尺度上發(fā)生的電化學(xué)機制更加復(fù)雜。
來自北卡羅來納大學(xué)夏洛特分校的研究人員通過第一性原理研究Li在Si/C復(fù)合材料中的擴散特性，針對簡單混合模型和核殼模型提供了Li在Si/C復(fù)合材料中擴散機理的基本思路，有助于指導(dǎo)下一代負極材料的設(shè)計和開發(fā)。相關(guān)論文以題目為“Insights into the Li Diffusion Mechanism in Si/C Composite Anodes for Lithium-Ion Batteries”發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.1c03366
近年來，人們對儲能技術(shù)的需求迅速增長，對鋰離子電池的高能量/功率密度、安全性和耐久性提出了更高的要求。硅或含硅材料由于其超高的理論容量(～4200 mAh/g）、低成本、來源豐富而被認為是下一代鋰離子電池負極最有希望的候選材料之一。然而，硅負極在充放電過程中的體積變化會導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)的斷裂，進而導(dǎo)致安全問題、容量損失和有限的電池壽命周期。
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