多年來(lái)世界各地的科學(xué)家試開發(fā)出能夠替代石墨的負(fù)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(dá)4200mAh/g，遠(yuǎn)高于石墨材料。但是硅負(fù)極材料也存在著與生俱來(lái)的缺陷，其在充放電過程中，體積膨脹可達(dá)300%，這會(huì)導(dǎo)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(jìn)行了無(wú)數(shù)的嘗試。目前主要的研究方向?yàn)榧{米化和復(fù)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(fù)合化主要研究方向有：硅/金屬型復(fù)合，硅/碳型復(fù)合以及三元型復(fù)合(如硅/無(wú)定形碳/石墨三元復(fù)合)。
　　這些方法各有優(yōu)缺，無(wú)法通過單獨(dú)方法獲得性能優(yōu)異的材料，或成本過高無(wú)法廣泛應(yīng)用。納米化與復(fù)合化往往配合使用，例如硅納米顆粒用無(wú)定形碳包覆，形成復(fù)合納米材料。石墨既能吸收充放電過程中硅負(fù)極的體積變化，又能改善硅材料的導(dǎo)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(tuán)聚。
在提高硅負(fù)極性能的同時(shí)，一種新的硅基材料進(jìn)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(shí)會(huì)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(fù)極容量高，但Si-O鍵的強(qiáng)度是Si-Si鍵強(qiáng)度的2倍，且首周反應(yīng)過程中形成的Li2O化合物也對(duì)體積膨脹具有緩沖作用，因此其循環(huán)性能遠(yuǎn)比硅優(yōu)越，因此吸引了眾多研究者的關(guān)注。
　　目前韓國(guó)和日本材料廠商已經(jīng)推出了商業(yè)化的氧化亞硅復(fù)合負(fù)極材料。這些材料一般都進(jìn)行了碳包覆，這一方面改善了材料的導(dǎo)電性，同時(shí)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(yīng)用仍然面臨眾多考驗(yàn)，進(jìn)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(yuǎn)。
　　需要指出的是，盡管硅負(fù)極材料經(jīng)過了如此多的改進(jìn)，但是目前仍需與石墨材料配合使用，因此在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，仍將是石墨材料占主導(dǎo)地位，硅基負(fù)極材料強(qiáng)勢(shì)崛起。
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