多年來世界各地的科學家試開發出能夠替代石墨的負極材料，如近年出現的硅基材料，錫基材料，以及鈦酸鋰材料。其中硅基材料自其出現便被人們給予厚望，純硅材料的理論比容量可達4200mAh/g，遠高于石墨材料。但是硅負極材料也存在著與生俱來的缺陷，其在充放電過程中，體積膨脹可達300%，這會導致硅材料顆粒的粉化，造成材料容量損失。
　　為了克服這些缺陷，科研工作者進行了無數的嘗試。目前主要的研究方向為納米化和復合化。其中納米化主要包括：硅納米顆粒，硅納米線/管，硅薄膜，3D多孔結構硅等。硅材料復合化主要研究方向有：硅/金屬型復合，硅/碳型復合以及三元型復合(如硅/無定形碳/石墨三元復合)。
　　這些方法各有優缺，無法通過單獨方法獲得性能優異的材料，或成本過高無法廣泛應用。納米化與復合化往往配合使用，例如硅納米顆粒用無定形碳包覆，形成復合納米材料。石墨既能吸收充放電過程中硅負極的體積變化，又能改善硅材料的導電性，還能避免硅納米顆粒在充放電循環過程中發生團聚。
在提高硅負極性能的同時，一種新的硅基材料進入了人們的視野--氧化亞硅。
　　氧化亞硅是一種不穩定的硅氧化物，在空氣中加熱時會形成白色的二氧化硅粉末。氧化亞硅的容量雖然沒有純硅負極容量高，但Si-O鍵的強度是Si-Si鍵強度的2倍，且首周反應過程中形成的Li2O化合物也對體積膨脹具有緩沖作用，因此其循環性能遠比硅優越，因此吸引了眾多研究者的關注。
　　目前韓國和日本材料廠商已經推出了商業化的氧化亞硅復合負極材料。這些材料一般都進行了碳包覆，這一方面改善了材料的導電性，同時也避免了氧化亞硅材料直接和電解液接觸，改善了材料的循環性能。硅基材料大規模應用仍然面臨眾多考驗，進一步改善材料的循環性能，并降低生產成本，廣大科研工作者和廠商仍然任重而道遠。
　　需要指出的是，盡管硅負極材料經過了如此多的改進，但是目前仍需與石墨材料配合使用，因此在未來相當長的時間內，仍將是石墨材料占主導地位，硅基負極材料強勢崛起。
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