鋰離子電池在近年來取得了長足的發(fā)展，在質(zhì)量比能量和體積比能量方面取得了顯著的進(jìn)步，各個電池廠商紛紛推出了使用硅負(fù)極材料產(chǎn)品，如日本GS湯淺公司推出的采用硅負(fù)極的鋰離子電池，成功應(yīng)用在了三菱汽車。

日立麥克賽爾宣布開發(fā)出了可實現(xiàn)高電流容量硅負(fù)極鋰離子電池，并將該技術(shù)命名為ULSiON。三井金屬也雄心勃勃的要將硅負(fù)極鋰離子電池推向消費(fèi)電子和電動汽車兩個領(lǐng)域。大連比克推出了基于高壓鈷酸鋰的硅負(fù)極18650電池，容量達(dá)到3.6Ah。相比于石墨材料，硅負(fù)極只能算是小字輩。

自上個世紀(jì)90年代，索尼推出商用鋰離子電池以來，石墨負(fù)極就牢牢占據(jù)著鋰離子電池負(fù)極材料的統(tǒng)治地位，石墨類材料經(jīng)過多年來的發(fā)展，從人造石墨，天然石墨，再到中間相石墨，已經(jīng)接近石墨材料理論容量372mAh/g，這嚴(yán)重制約了鋰離子電池能量密度的提高。多年來世界各地的科學(xué)家試圖開發(fā)出能夠替代石墨的負(fù)極材料，如近年出現(xiàn)的硅基材料，錫基材料，以及鈦酸鋰材料。其中硅基材料自其出現(xiàn)便被人們給予厚望，純硅材料的理論比容量可達(dá)4200mAh/g，遠(yuǎn)高于石墨材料。但是硅負(fù)極材料也存在著與生俱來的缺陷，其在充放電過程中，體積膨脹可達(dá)300%，這會導(dǎo)致硅材料顆粒的粉化，造成材料容量損失。

為了克服這些缺陷，科研工作者進(jìn)行了無數(shù)的嘗試。目前主要的研究方向為納米化和復(fù)合化。其中納米化主要包括：硅納米顆粒，硅納米線/管，硅薄膜，3D多孔結(jié)構(gòu)硅等。硅材料復(fù)合化主要研究方向有：硅/金屬型復(fù)合，硅/碳型復(fù)合以及三元型復(fù)合(如硅/無定形碳/石墨三元復(fù)合)。這些方法各有優(yōu)缺，無法通過單獨(dú)方法獲得性能優(yōu)異的材料，或成本過高無法廣泛應(yīng)用。納米化與復(fù)合化往往配合使用，例如硅納米顆粒用無定形碳包覆，形成復(fù)合納米材料。石墨既能吸收充放電過程中硅負(fù)極的體積變化，又能改善硅材料的導(dǎo)電性，還能避免硅納米顆粒在充放電循環(huán)過程中發(fā)生團(tuán)聚。

近年國內(nèi)負(fù)極材料廠商，如貝特瑞，杉杉等，紛紛推出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的硅/碳復(fù)合型材料，目前這些產(chǎn)品還有待市場的檢驗。在提高硅負(fù)極性能的同時，一種新的硅基材料進(jìn)入了人們的視野--氧化亞硅。

氧化亞硅是一種不穩(wěn)定的硅氧化物，在空氣中加熱時會形成白色的二氧化硅粉末。氧化亞硅的容量雖然沒有純硅負(fù)極容量高，但Si-O鍵的強(qiáng)度是Si-Si鍵強(qiáng)度的2倍，且首周反應(yīng)過程中形成的Li2O化合物也對體積膨脹具有緩沖作用，因此其循環(huán)性能遠(yuǎn)比硅優(yōu)越，因此吸引了眾多研究者的關(guān)注。

目前韓國和日本材料廠商已經(jīng)推出了商業(yè)化的氧化亞硅復(fù)合負(fù)極材料。這些材料一般都進(jìn)行了碳包覆，這一方面改善了材料的導(dǎo)電性，同時也避免了氧化亞硅材料直接和電解液接觸，改善了材料的循環(huán)性能。硅基材料大規(guī)模應(yīng)用仍然面臨眾多考驗，進(jìn)一步改善材料的循環(huán)性能，并降低生產(chǎn)成本，廣大科研工作者和廠商仍然任重而道遠(yuǎn)。

需要指出的是，盡管硅負(fù)極材料經(jīng)過了如此多的改進(jìn)，但是目前仍需與石墨材料配合使用，因此在未來相當(dāng)長的時間內(nèi)，仍將是石墨材料占主導(dǎo)地位，硅基負(fù)極材料強(qiáng)勢崛起。