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锂电池是硅基负极材料好还是碳负极材料好？

2022-11-03

锂电池

锂离子电池的容量由正极材料的活性锂离子和负极材料嵌入和脱锂的能力决定。正负极在各种环境下的稳定性决定了电池的性能，甚至严重影响了电池的安全性。因此，电极的性能在一定程度上决定了锂离子电池的整体性能。

目前，商用锂离子电池负极材料主要为石墨基碳负极材料，其理论比容量仅为372 mAh/g，严重限制了锂离子电池的进一步发展。硅基材料是研究阳极材料中理论比容量高的研究体系。理论比容量高达4200 mAh/g。由于其低锂嵌入水平，低原子质量和高能量密度，被认为是碳阳极材料的替代产品。然而，硅负极在插层锂循环过程中存在严重的体积膨胀和收缩，导致材料结构的破坏和机械破碎，导致电极的循环性能变差。

单质硅的改性主要是通过加入第二组元素形成Si-M合金来降低硅合金的体积膨胀系数，或者通过各种工程技术使硅形成多孔和纳米晶，从而为硅的体积膨胀预留空间，减少硅体积效应对材料循环稳定性的影响。

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