汪征东，陈 娟，常海涛

(福建南平南孚电池有限公司研究开发部，福建 南平 353000)

1 引言

现阶段，石墨类负极在锂电池中的理论比容量只有372 mAh/g。商业化高端石墨材料的实际比容量已经在360～365 mAh/g，已经十分接近其理论比容量，改进完善石墨负极材料对锂离子电池的能量密度提升极为有限[1-2]。

硅(Si)被认为是最有前途的锂离子电池负极之一。单质Si在常温下的理论比容量高达3 579 mAh/g，是一种理论比容量极高的锂离子电池负极材料。与石墨相比，硅元素在地壳中含量丰富，分布广泛，价廉易得，有望成为石墨负极的理想替代品。对于硅材料本身来说，硅负极在脱嵌锂过程中体积膨胀收缩会产生极大的机械应力，经过多次循环后使得硅颗粒发生断裂和粉化[3]，会严重阻碍锂离子在负极内部的传输。将碳材料引入到硅材料中形成的硅碳复合材料不仅可以为负极提供较高的比容量，还可以大幅提高电极的导电性能，并且作为缓冲硅材料在充放电过程中的体积剧烈变化，使得硅材料结构不易被破坏，保持电极结构的完整性。

基于此，对几种锂离子电池硅基负极材料的研究现状和存在的问题进行综述，并对锂离子电池硅基负极材料的发展方向进行初步展望，同时对硅基负极商业化进展进行了探讨。

2 锂离子电池硅基负极研究现状

针对硅材料在嵌锂过程中体积严重膨胀引起的诸多负面影响，人们开始尝试用不同的碳质基质作为硅的缓冲介质，这将对其循环性能带来明显改善，诸如石墨、碳纳米管/纳米纤维和石墨烯等含碳材料的应用都较为普遍。……