硅元素负极材料的相关介绍

当下锂电池生产中，最广泛应用的负极材料就是碳素(石墨)材料。与正极材料的多元化发展不同，碳素材料凭借较高的工业成熟度和低廉的成本，几乎独霸了整个负极材料市场。

但这并不代表它没有竞争对手，与碳元素同处元素周期表同组里的硅、锡、锗都与碳有相似的化学性质，他们都可以作为负极材料使用。今天我为大家介绍最新的硅负极材料。

硅介于金属于非金属之间，最常用在半导体产品上，在电子工业上利用的是其物理性质不稳定的特点，但这个特性在反复的发化学反应之中却成了它的先天的不足。

但通过先进的提炼、改良技术，硅元素也可以成为良好的负极材料。就如碳元素既可以组成石墨，又可组成金刚石一样，硅元素通过重新排列，也可以获得更稳定的物理性能。

英国厂商Nexeon近日就通过成功改良硅元素的物理性质，研制出了使用硅作为负极材料的新型锂离子电池。

为何英国人要大费周折改良硅元素来做负极材料?要回答这个问题，我们就要先了解一下碳和硅做负极材料的化学反应过程，以及反应中能量的变化。

碳负极材料：6C + Li+ + e- ? LiC6 能量转化重量比=372 mAh/g

硅负极材料：4Si + 15Li+ + 15e- ? Li15Si4 能量转化重量比=3580 mAh/g

由此我们可以看出，硅最为负极材料，可以在相同质量下携带十倍于碳的能量，其优势是显而易见的。但由于过去没有改良硅物理性质的成熟工艺，使得采用硅做负极材料的锂离子电池一直都有使用寿命短的问题。如今这项技术已经有了关键性的突破，相信在将来，硅一定可以有力地冲击碳元素作为负极材料老大的地位。