陈彦璇，张玉，廖宇豪，周广东，朱俊生

（中国矿业大学化工学院，江苏 徐州 221116）

0 引言

硅以其较高的理论容量被认为是最具潜力的锂离子电池负极材料候选者。Si 在自然界的储量非常丰富，而且价格便宜。虽然硅和锂复合后能够具有容量高，以及与电解液反应活性低的优点，但是由于体积急剧膨胀和循环性能不良，硅锂复合材料的实际应用受到阻碍。目前，解决方案的核心是改善硅基材料的体积变化，并提高其导电性。大部分途径是将 Si 材料纳米化，并与其他材料结合。

1 硅负极材料

制备特殊形貌的硅负极材料能有效抑制充放电过程中硅的体积膨胀。Y.An 等人[1]用一种物理真空蒸馏技术，在 900 ℃ 下的散装层状 CaSi2合金中获得了具有松散层状结构的二维硅，同时还将沸点较低的原位金属钙蒸发掉。在 5 A•g-1的条件下，所得材料经过 3 000 次循环后，可提供 835 mAh•g-1的比容量。每循环容量衰减率仅为 3.025×10-3%，所以该材料具有较稳定的循环能力。

宋俊等人[2]分别通过涂覆和冷喷涂技术用 10 μm的 Si 粉制造了硅基负极。随着循环时间变长，由于硅基电极中粘结剂强度较弱，涂覆的材料逐渐脱落。在进行 200 次循环测试之后，Si–涂覆电极的质量比容量仅有 51 mAh•g-1，而 Si–喷涂电极的质量比容量则保持在 240 mAh•g-1，表现了较好的容量性能。

J.S.Kim 所在的研究组[3]利用化学镀蚀刻法制备出束型硅纳米棒（英文缩写 BSNR）。这些束型硅纳米棒的直径均为 100 nm，但是长度分为 1.5 μm和 3.5 μm 两种。独特的三维和自旋弛豫结构，有效缓解了硅在充放电期间的体积变化。……