锂离子电池主要由正极极片、负极极片、电解液以及隔膜组成，构成了一个传递电荷和储存能量的系统。之前我们分享了很多正极相关的扫描电镜分析结果，这次和大家聊聊负极。
负极极片是由负极浆料混匀后经过涂布、干燥、辊压和裁切制成，浆料由负极材料、导电剂、增稠剂、粘结剂和去离子水混合，其中负极材料为活性物质。在电池放电时（使用电池的过程），负极材料会对外电路输出电子 e-，对内释放阳离子 Li+。
负极极片 SEM 图
人造石墨和天然石墨如何区分
未来理想的负极材料 —— 硅基负极材料
目前高端天然石墨首次容量 ≥360mAh/g，接近理论极限 372mAh/g，但仍难以满足日益增长的高能量密度要求。而硅理论比容量高达 4200mAh/g，是未来理想的负极材料。
用硅做负极虽然比容量高，但却存在巨大的体积效应（完全嵌锂状态下，体积膨胀高达 300%），硅颗粒会在充放电循环后出现粉化和脱落现象，使得活性物质之间、活性物质与集流体之间失去电接触，最终导致电池容量急剧衰减。
为了减少硅的体积膨胀，通常采用多种方式，例如纳米硅、多孔硅、硅碳复合等。目前硅氧（SiOx）复合材料和硅碳（Si/C）复合材料是硅基负极的主要技术路线。
硅氧复合材料采用 SiOx 和石墨材料混合，相比于硅材料，SiOx 在嵌锂过程中的体积膨胀大大减小，石墨也进一步缓冲体积膨胀的影响。
SiOx 复合材料制备的负极极片剖面BSD 图（左）
能谱面扫 O 元素分布图（中）和 Si 元素分布图（右）
硅碳复合材料采用纳米硅和石墨材料混合，纳米硅低于 150nm 的临界粒径时，可有效减少粉化，也缩短锂离子扩散距离。
硅碳（Si/C）复合材料 SEM 图
主流的商业化硅基材料首次容量 ≥600 mAh/g，新型硅碳材料比容量 1500~1800 mAh/g。虽然容量有极大的提升，但硅基材料的循环寿命仍远不及石墨材料，目前来看，两种材料仍然需要改进。
负极材料 ALD 包覆改性方案
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随着人们对锂离子电池性能要求越来越高，对制备锂离子电池负极材料的要求也越来越严格。因此这就要求，一方面需要寻求安全性能和循环性能更加优异的替代物，另一方面需要对现有负极材料进行性能改进。
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