多年來世界各地的科學家試開發(fā)出能夠替代石墨的負極材料，如近年出現(xiàn)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(xiàn)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(shù)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(jié)構(gòu)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(yōu)缺，無法通過單獨方法獲得性能優(yōu)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(huán)過程中發(fā)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(wěn)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(huán)性能遠比硅優(yōu)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(jīng)推出了商業(yè)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(huán)性能。硅基材料大規(guī)模應用仍然面臨眾多考驗，進一步改善材料的循環(huán)性能，并降低生產(chǎn)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(jīng)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(nèi)，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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