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2021-12-28 点击量：486次
近年来，研究人员对硅基负极材料进行了大量的改性研究，取得了一定的进展。本文基于理论研究与实验研究两方面，总结目前国内外对硅基负极材料的研究方法和研究手段，希望对新型合金类负极材料的研究具有促进作用。
影响硅负极材料商业化最大的障碍是硅在充放电过程中较大的体积效应导致的材料粉化失效。实验表明，引入第二组元形成“Si-M”活性-活性或活性-非活性体系能有效降低硅的体积膨胀系数，利用活性元素或者非活性元素本身的一些特性，如金属延展性、成键特性等，缓解硅在嵌脱锂过程中产生的体积效应。
Lee等人将硅粉放在铜基体表面，在真空下加热至2000℃，形成以Cu为基体，自下而上从富铜态逐渐过渡到富Si态的Si-Cu合金薄膜负极材料。半电池测试显示，100周循环后，薄膜样品的质量比容量为1250mAh/g，面积比容量为1956mAh/cm3。但是过量的Cu导致部分晶态的硅存在，使得样品的循环稳定性相对较差。
杨娟等人采用机械球磨及退火处理相结合的方法制备Si-Fe复合负极材料，利用Si-Fe合金良好的导电性和延展性来改善Si的循环性能。结果表明，经过实验处理后的物料部分达到了合金化，并且有不同形式的Si-Fe合金相形成，但合金化程度并不完全。Si-Fe合金的生成改善了Si作为锂离子电池负极材料的循环性能，且合金化程度越高，合金材料电化学性能越好。
Zhang等人采用化学腐蚀、电化学还原和磁控溅射相结合的方法，制备三维纳米结构多层Si/Al薄膜负极材料，样品表现出较好的电化学性能，在4.2A/g的放电电流密度下，经120周循环后可逆比容量为1015mAh/g，即使放电电流增加至10A/g，可逆比容量仍达到919mAh/g。电化学性能的提升主要归功于三维纳米结构的有效分布。
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