锂离子电池哪种负极材料在未来更具潜力？

硅基材料负极由于丰富的储量和超高的理论比容量正逐渐成为电池公司和锂电材料商改善负极的最优先选择，是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。

负极材料是锂离子电池的重要组成部分，它直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标。随着新能源汽车在实际应用中对续航里程要求的不断提高，动力锂电池相关材料也向着供应更高能量密度的方向发展。传统锂离子电池的石墨负极已经无法满足现有需求，高能量密度负极材料成为公司追逐的新热点。硅基材料负极由于丰富的储量和超高的理论比容量正逐渐成为电池公司和锂电材料商改善负极的最优先选择，是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。

瑕不掩瑜硅碳负极优势明显

硅材料在锂离子电池中的应用，重要涉及两方面，一是在负极材料中加入纳米硅，形成硅碳负极，一是在电解液中加入有机硅化合物，改善电解液的性质。

在负极材料中，硅材料重要以纳米硅的形式进行应用。纳米硅指的是直径小于5纳米的晶体硅颗粒，是一种重要的非金属无定形材料，常由溶胶凝胶法等方法制备而成。纳米硅粉具有纯度高、粒径小、分布均匀、比表面积大、高表面活性、松装密度低等特点，且无毒、无味。纳米硅与石墨材料组成硅碳复合材料，作为锂离子电池的负极材料，能够大幅提高锂离子电池的容量。

目前市场上锂离子电池使用的多为石墨负极材料，从石墨的克容量和压实密度看，负极材料的能量密度很难再得到提高。此外，石墨片还存在易发生剥离、循环性能不理想等问题。

与石墨负极材料相比，硅基负极材料的能量密度优势明显。石墨的理论能量密度是372mAh/g，而硅负极的理论能量密度超其10倍，高达4200mAh/g。硅碳复合材料能大大提升单体电芯的容量，有效缓解业内对电动汽车续航里程的担忧。

当然，硅基材料也存在较为明显的缺点，重要有以下两方面：1、在充放电过程中会引起硅体积膨胀100%~300%，巨大的体积效应及较低的电导率将限制硅负极技术的商业化应用。2、硅为半导体，导电性比石墨差很多，导致锂离子脱嵌过程中不可逆程度大，进一步降低了其首次库伦效率。