硅具有最高的理論比容量（4200 mAh g-1）和較低的脫鋰電位（<0.5 V），成為最有潛力取代石墨的鋰離子電池負極材料(liao)之一。因(yin)此研究(jiu)改(gai)善硅基(ji)負極循(xun)環性能成了(le)備(bei)受(shou)關注(zhu)的熱點，但怎么提高鋰離(li)子(zi)電池硅基(ji)負極循(xun)環性能呢？

1、從電(dian)極(ji)制備工藝的提(ti)升(sheng)促進鋰離子電(dian)池(chi)硅基負極(ji)性能的提(ti)升(sheng)

一(yi)般商(shang)業(ye)化(hua)(hua)的電(dian)(dian)極(ji)由活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)(zhi)、導電(dian)(dian)劑和(he)粘結劑組(zu)成，導電(dian)(dian)劑分散(san)在粘結劑中(zhong)使其具有電(dian)(dian)子導電(dian)(dian)性(xing)，粘結劑則(ze)起到將活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)(zhi)顆(ke)粒緊密包裹的作(zuo)用(yong)，避(bi)免活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)(zhi)顆(ke)粒在循(xun)環過程中(zhong)粉化(hua)(hua)、松散(san)而失去電(dian)(dian)接(jie)觸。電(dian)(dian)極(ji)的循(xun)環穩定性(xing)不僅與(yu)活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)(zhi)有關(guan)，而且受到粘結劑性(xing)質(zhi)(zhi)（強(qiang)度、彈性(xing)、粘附性(xing)等）與(yu)分布狀態(tai)的很大影響。

除了硅(gui)材(cai)料(liao)本身的(de)(de)體積效(xiao)應和內部顆粒之(zhi)間(jian)的(de)(de)電(dian)接觸狀(zhuang)(zhuang)態(tai)外，硅(gui)材(cai)料(liao)與(yu)集流體之(zhi)間(jian)的(de)(de)接觸狀(zhuang)(zhuang)態(tai)對于負極的(de)(de)循環穩定性也(ye)有(you)很大影(ying)響。改(gai)善硅(gui)材(cai)料(liao)與(yu)集流體之(zhi)間(jian)電(dian)接觸狀(zhuang)(zhuang)態(tai)主要(yao)有(you)兩(liang)種途徑：

一(yi)是提(ti)(ti)高粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)劑的(de)(de)性能(neng)(neng)。傳(chuan)統(tong)的(de)(de)聚偏(pian)氟乙烯(xi)（PVDF）粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)劑易吸收電解(jie)液而發生溶脹(zhang)，導致粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)性能(neng)(neng)下降。一(yi)方面，探索(suo)新型的(de)(de)高性能(neng)(neng)粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)劑，如采用(yong)1%丁苯橡膠（SBR）/1%羧甲基纖維素鈉（SCMC）作為粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)劑制備碳包(bao)覆硅(gui)負極(ji)，其循環(huan)(huan)性能(neng)(neng)優于(yu)使用(yong)10%PVDF粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)劑的(de)(de)電極(ji)，這是由于(yu)SBR＋SCMC具有更大(da)的(de)(de)延伸率和(he)粘(zhan)(zhan)附力。另一(yi)方面，研究對傳(chuan)統(tong)的(de)(de)PVDF粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)劑進行改(gai)性以(yi)提(ti)(ti)高它的(de)(de)強度(du)、彈性和(he)粘(zhan)(zhan)性，起到(dao)抑制活性材料的(de)(de)體積變化，增強硅(gui)顆粒與集流體之間粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)力，改(gai)善電接觸的(de)(de)作用(yong)。改(gai)性方法主要(yao)(yao)有交聯化和(he)熱(re)處(chu)理(li)兩種途徑。通過改(gai)進粘(zhan)(zhan)結(jie)(jie)劑的(de)(de)性能(neng)(neng)可以(yi)提(ti)(ti)高硅(gui)負極(ji)的(de)(de)充(chong)放電循環(huan)(huan)性能(neng)(neng)，但(dan)是這種改(gai)善十分有限，離商(shang)業化的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)距離較大(da)。

二是(shi)改變集(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)體的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)形貌(mao)。集(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)體的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)(du)越(yue)大，則活性物(wu)質與集(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)體的(de)(de)導電(dian)(dian)接觸面(mian)(mian)(mian)積(ji)越(yue)大，粘附強度(du)(du)越(yue)高，在充放電(dian)(dian)過程中越(yue)不(bu)易剝離(li)，從而具有更高的(de)(de)循環(huan)穩定性。Kim Y. L. 采(cai)用(yong)(yong)相同的(de)(de)硅碳復合材(cai)料和粘結劑（PVDF），在不(bu)同表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)形貌(mao)的(de)(de)集(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)體上制備硅基負極(ji)，其初始容量均在800mAh/g左右(you)。經(jing)過30次充放電(dian)(dian)循環(huan)后，采(cai)用(yong)(yong)平(ping)整集(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)體的(de)(de)a電(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)可逆容量已衰減(jian)至(zhi)(zhi)300mAh/g，采(cai)用(yong)(yong)粗(cu)糙集(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)體的(de)(de)b電(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)容量衰減(jian)至(zhi)(zhi)650 mAh/g，而集(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)體表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)呈(cheng)瘤狀(zhuang)突起(qi)的(de)(de)c電(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)可逆容量仍保持800mAh/g。但是(shi)，制備這種(zhong)具有瘤狀(zhuang)突起(qi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)銅(tong)集(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)體需要(yao)經(jing)過兩(liang)次電(dian)(dian)沉(chen)積(ji)，工藝(yi)較(jiao)復雜，增加了(le)生(sheng)產成本。

2、通過電(dian)解液成膜(mo)添加(jia)劑的研究(jiu)提升鋰離子電(dian)池硅(gui)基負極性能

導(dao)致硅(gui)基負極(ji)(ji)容量(liang)衰減(jian)的(de)另外一個(ge)重要原因是電解(jie)液中的(de)LiPF6分解(jie)產(chan)生微(wei)量(liang)HF對(dui)硅(gui)造成腐蝕(shi)。此外，由于硅(gui)在(zai)常規的(de)LiPF6電解(jie)液中難以形(xing)成穩(wen)定(ding)的(de)表(biao)面(mian)固體電解(jie)質(SEI)膜(mo)，伴(ban)隨著(zhu)電極(ji)(ji)結構的(de)破(po)壞，在(zai)暴(bao)露出的(de)硅(gui)表(biao)面(mian)不斷形(xing)成新的(de)SEI膜(mo)，加劇了硅(gui)的(de)腐蝕(shi)和容量(liang)衰減(jian)。

電極表(biao)面SEI膜(mo)的(de)(de)形成是(shi)由于有機鹽和溶劑(ji)的(de)(de)電化學還原，它的(de)(de)形貌和組成主(zhu)要決定(ding)于電解液(ye)中(zhong)的(de)(de)成分。它不但影(ying)響著(zhu)電極的(de)(de)嵌脫鋰動(dong)力(li)學，還影(ying)響著(zhu)長時(shi)間循環過程中(zhong)的(de)(de)表(biao)面穩定(ding)性(xing)。然而對于硅表(biao)面SEI膜(mo)及成膜(mo)添加劑(ji)的(de)(de)研究仍然較少(shao)。