锂离子电池硅复合负极材料研究进展

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1、第23卷第2/3期化学进展Vol.23No.2/32011年3月PROGRESSINCHEMISTRYMar.，2011*锂离子电池硅复合负极材料研究进展高鹏飞杨军(上海交通大学化学化工学院上海200240)摘要硅基负极材料具有最高的储锂容量和较低的电压平台，是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。然而，硅负极巨大的体积效应、较低的电导率以及与常规电解液的不相容性限制了其商业化应用。目前，提高硅负极性能的措施主要包括:通过设计硅基负极材料的组成和微观结构来抑制其体积变化并改善导电性，研发适于硅

2、负极的粘结剂和电解液添加剂，探索新型集流体及电极结构等。其中改进活性硅基材料的主要措施有纳米化、复合化等。本文论述了近年来硅基复合材料研究领域的一些最新进展和研究热点，阐述了本课题组在此领域的一些工作;讨论了硅-非金属复合材料、硅-金属复合材料各自存在的技术瓶颈并展望其未来发展方向。关键词硅基复合材料负极锂离子电池中图分类号:O613.7;O646.21;TM912.6文献标识码:A文章编号:1005-281X(2011)02/3-0264-11Si-BasedCompositeAnodeMater

3、ialsforLi-IonBatteriesGaoPengfeiYangJun(SchoolofChemistryandChemicalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)AbstractSiliconisoneofthemostattractiveanodematerialsforlithiumionbatteriesonaccountofitslowdischargepotentialandthehighes

4、ttheoreticalcapacityforlithiumstorage.However，thelargevolumeeffect，poorelectronicconductivityandincompatibilitywiththeconventionalelectrolytehinderitscommercialapplications.Sofar，strategiestoovercomethesehindersincludedesigningthecompositionandmicrostr

5、uctureofsiliconactivematerialstosuppressthevolumechangeandimprovetheconductivity，developingnewbindersandelectrolyteadditivesandexploringnewcurrentcollectorsandsuitableelectrodestructures.Therearemainlytwomethodstoimprovethesiliconactivematerials.Oneist

6、odecreasethescaleofactiveSidomaintonanoscale，theotheristofabricatethecompositestructures.Thispapersummarizestherecentprogressinsiliconbasedcompositematerials，includingSi-nonmetalcompositesandSi-metalcomposites，aswellassomeresearchesofourgroup，anddiscus

7、sesthetechnologicalbottlenecksanddevelopmenttrends.Keywordssilicon-basedcompositematerials;anodes;lithiumionbatteries2.1AdvantagesofsiliconanodeContents2.2Drawbacksofsiliconanode1Introduction2.3Strategiestoimprovesiliconanodeperformance2Silicon-basedan

8、ode3Si-nonmetalcomposites收稿:2010年9月，收修改稿:2010年10月*国家自然科学基金项目(No.20873085)、国家高技术发展计划(863)项目(No.2006AA03Z232)和国家重点基础研究发展计划(973)项目(No.2007CB209700)资助Correspondingauthore-mail:yangj723@sjtu.edu.cn第2/3期高鹏飞等锂离子电池硅复合负极材料研究进展·265·3.1Si-carbon