硅负极锂离子电池的研究背景

硅负极在嵌锂/脱锂过程中通常伴随着严重的体积变化（300%-400%），从而导致活性物质粉化，固体电解质界面层（SEI）持续生成，活性物质与集流体接触不良，以及低的初始库仑效率（ICE）。这些严重的恶化对硅负极的实际应用有很大的影响。此外，固有的低电导率（10^?5S cm?1）和迟缓的离子扩散动力学（~10^-14 cm2 s?1）在实现大规模应用中具有很大压力。

为了解决上述问题，通过电极设计（包括稳定结构、SEI构建、混合结构设计、表/界面工程）以及新型粘结剂和电解液设计来提高硅负极LiBs的性能。

虽然硅负极锂离子电池的性能有了很大提高，但大部分性能参数都是在半电池的基础上获得的，且它们的活性物质负载量相对较低，锂源和电解液过剩。

在大多数情况下，诸如体积膨胀、安全性和实际功率密度等问题都应被考虑。因此，到目前为止，硅负极的工业应用仍然很困难。该领域面向实际应用的研究势在必行。