浅析硅碳负极材料在锂离子电池中的应用

浅析硅碳负极材料在锂离子电池中的应用

锂离子电池因其优异的性能已经在便携式消费电子、电动工具、医疗电子等领域获得了广泛应用。同时，在纯电动汽车、混合动力汽车以及储能等领域也显示了良好的应用前景。

现在商业化的锂离子电池主要是以石墨为负极材料。但是，近年来各个领域对电池能量密度的需求飞速提高，迫切需要开发出更高能量密度的锂离子电池。所以开发更高能量密度的负极材料迫在眉睫。

▍为什么要用硅碳作为负极材料？

碳和硅材料的性能

从上表可以看出硅材料的质量比容量最高可达4200mAh/g，远大于碳材料的372mAh/g，是目前已知能用于负极材料理论比容最高的材料。并且硅材料环境友好、储量丰富、成本较低。但是硅负极材料存在的问题有循环寿命低、体积变化大、持续产生SEI膜，而硅碳负极材料可以有效改善这些问题，所以硅碳负极材料是未来负极材料的发展重点无疑。

▍硅碳材料是如何复合的？

硅碳负极材料按结构类型主要分为：

1.包覆型硅碳负极

包覆型硅碳负极材料往往是将不同纳米结构的硅材料进行碳包覆，这类材料以硅为主体提供可逆容量，碳层主要作为缓冲层以减轻体积效应，同时增强导电性。碳包覆层通常为无定形碳。

2.负载型硅碳负极

负载型负极材料通常是在不同结构的碳材料(如碳纤维、碳纳米管、石墨烯等)表面或内部，负载或者嵌入硅薄膜、硅颗粒等，这类硅碳复合材料中，碳材料往往起到结构支撑的力学作用，它们良好的机械性能有利于硅在循环中的体积应力释放，形成的导电网络提高了电