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当前对于硅基负极材料的研究，通常是将硅材料复合化或制成纳米材料，从而缓 解锂离子进入硅中的体积膨胀，改善硅基锂离子电池的循环工作性能。其中，硅复合 材料主要包括：硅/金属型复合、硅/碳型复合及三元型复合（如硅/无定型碳/石墨三元 复合体系）；硅纳米材料主要包括：硅纳米颗粒（零维纳米材料）、硅纳米线/管（一 维纳米材料）、硅薄膜（二维纳米材料）和 3D 多孔结构硅、多孔硅（三维纳米材料）。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

（1）硅/金属型复合

硅是半导体，从表 1 可知其电导率很低，所以导电能力比较低，而金属的导电性 好，将两者复合成的材料当作电池的电极材料可以加强电极的性能。复合材料中金属 的延展性对锂进入硅后造成硅材料巨大形变有缓解作用。但在制备这种复合型材料的 时候会产生电化学活性非常高的的硅结构缺陷，造成不可逆容量增加。且复合后无法 避免活性硅与电解液直接接触，产生不稳定的 SEI 膜，造成循环性能下降[10]。

表 1 硅与其他几种材料的电导率

材料 硅 石墨 铜 银

电导率（S* m1 ）

2。52×10-4 0。1-1。5×10-4 5。96×107 6。30×107

（2）硅/碳型复合 碳材料的导电能力比较好，且体积变化小。当碳和硅复合后，可以避免硅纳米颗

粒之间的团聚和缓解材料的体积膨胀，从而提高循环使用寿命。但存在的缺点是硅、 碳两种材料有比较弱的界面接触，用碳材料完全将硅材料纳米尺度的孔内壁包覆且要 达到均匀地包裹，这难度比较大。

（3）一维纳米材料—硅纳米线/管

硅纳米管是中空的构造，如图 1-5[15]它能够为锂离子进入硅后的体积膨胀给出更 大的地方，并且它的里面部分和外面部分都表露在电解液中，所以大大降低了锂离子 的运动距离[15]。硅纳米线也展现出了非常好的应力和体积承受性能，纳米线的直径对 其承受能力起到重要作用。如果纳米线的直径低于临界尺寸 300nm，拉伸力转变为压 缩力，从而减小了材料被破坏的概率[20-21]。