锂离子电池硅基负极膨胀机理及改性研究进展

付举1,2，马星阳1,2，谢雯娜1,2，吕鹏飞1,2，智茂永1,2（1中国民用航空飞行学院民航安全工程学院，民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室；2 中国民用航空飞行学院民航安全工程学院，四川省全电通航飞行器关键技术工程研究中心）

摘要：锂离子电池凭借能量密度高、自放电率低、无记忆效应等优点在能源领域发展迅猛，其中硅基负极因高理论比容量被认为是继石墨之后最具潜力的负极材料。然而，硅基负极在嵌脱锂过程中严重的体积膨胀导致的电池容量衰减、库仑效率下降等问题仍阻碍其商业化应用。本文综述硅基负极的膨胀机理及改性方面的研究，旨在为解决其用作锂离子电池负极材料时面临的膨胀问题提供理论支撑和实践指导。通过介绍硅基负极的工作原理，深入探讨其膨胀机理，并详细分析了膨胀对硅基负极性能的影响和潜在危害。深入剖析膨胀现象及机理，重点从多维度纳米硅结构、复合物、粘结剂和电解液设计四个关键方面系统阐释了硅基负极的改性研究，并展望了今后的发展方向。

关键词:锂离子电池;硅基负极;膨胀;纳米结构设计;复合物设计;粘结剂设计;电解液设计