锂离子电池硅合金负极材料的研究进展

曹瑞，王帅，吴沁宇，马子洋，马扬洲，宋广生 （安徽工业大学材料科学与工程学院）

摘要：锂离子电池（LIBs）作为一种二次可充电电池，由于其平均输出电压高、能量密度大、自放电性低以及无记忆效应等优势而被广泛应用于3C电子产品、商业储能电站以及新能源动力交通工具等领域。日前LIBs中的石墨负极材料已经被开发接近其理论比容量极限（372mAh·g-1)，亟需寻找高容量负极材料。半导体硅（Si)材料由于极高的比容量、合适的脱/嵌锂电位以及丰富的储量等众多优势被认为是当下最有潜力的负极材料之一。但硅负极材料也面临较大的体积膨胀、导电性差等诸多挑战，阻碍了其进一步商业化应用。针对Si负极存在的问题，Si合金负极是通过引人合金化元素来改善Si的导电性并作为缓冲相来抑制Si的体积膨胀，从而实现Si合金负极电化学性能的提升。根据组元数日将Si合金分为二元、三元以及多元体系，综述了其作为LIBs负极方面的研究进展，着重分析Si合金化策略对于电化学性能的影响以及机制研究，总结并展望Si合金负极新材料及未来改性技术，期待加快高能密度锂离子电池Si合金负极的商业化应用。

关键词：锂离子电池（LIBs）；Si负极；合金化元素；电化学性能