锂离子太阳 的容量决议于正极资料的活性锂离子和负极资料的可嵌脱锂才能，正负极在各类情况下的不变性决议太阳 的机能阐扬，乃至严峻影响太阳 的宁静性，是以，电极的机能在必然水平上决议了锂离子太阳 的综合机能。

今朝贸易化锂离子太阳 负极资料首要为石墨类碳负极资料，其实际比容量仅为372mAh/g，严峻限定了锂离子太阳 的进一步成长。硅基资料是在研负极资料中实际比容量最高的研讨系统，实际比容量高达为4200mAh/g，因其低嵌锂电位、低原子品质、高能量密度，被以为是碳负极资料的替换性产物。可是，硅负极因为其在嵌脱锂轮回进程中具备严峻的体积缩短和缩短，构成资料布局的破坏和机器破坏，从而致使电极表现出较差的轮回机能。

对单质硅的改性，首要经由进程掺入第二组元构成Si-M合金，下降硅合金的体积缩短系数，或经由进程各类工程手艺使硅多孔化、纳米化，为硅的体积缩短预留空间，削减硅体积效应对资料轮回不变性的影响。

1、硅的合金化

影响硅负极资料贸易化最大的妨碍是硅在充放电进程中较大的体积效应致使的资料粉化生效。尝试标明，引入第二组元构成系统能有用下降硅的体积缩短系数，操纵活性元素或非活性元素自身的一些特征，如金属延展性、成键特征等，减缓硅在嵌脱锂进程中发生的体积效应。

等将硅粉放在铜基体外表，在真空下加热至2000℃，构成以Cu为基体，自下而上从富铜态逐步过渡到富Si态的Si-Cu合金薄膜负极资料。半太阳 测试显现，100周轮回后，薄膜样品的品质比容量为1250mAh/g，面积比容量为1956mAh/cm3。可是适量的Cu致使局部晶态的硅存在，使得样品的轮回不变性绝对较差。

接纳机器球磨及退火处置相连系的体例制备Si-Fe复合负极资料，操纵Si-Fe合金杰出的导电性和延展性来改良Si的轮回机能。成果标明，颠末尝试处置后的物料局部到达了合金化，并且有差别情势的Si-Fe合金相构成，但合金化水平并不完整。Si-Fe合金的天生改良了Si作为锂离子太阳 负极资料的轮回机能，且合金化水平越高，合金资料电化学机能越好。

2、硅的多孔化

硅的多孔化一方面能增添硅主体资料与电解液打仗的比外表积，进步锂离子往资料外部的输运效力，加强资料的导电性，另外一方面能为硅在充放电进程中能够存在的体积缩短预留空间，削减硅体积效应对极片的影响。硅的多孔化今朝已被遍及以为是处理硅体积效应的有用手腕。

3、硅的纳米化

硅基负极资料研讨职员遍及以为，当硅的标准小到必然水平后，硅体积效应的影响便能够绝对减小，且小颗粒的硅配以响应的分离手艺，轻易为硅颗粒预留充足的缩短空间，是以硅的纳米化被以为是处理硅基负极资料贸易化的主要路子。

碳包覆后的硅纳米管阵列产物表现出杰出的轮回不变性，100周轮回后放电比容量仍到达3654mAh/g。
经由进程等离子体帮助放电的体例，以纳米硅及膨化石墨为质料，制备Si/石墨纳米片，并用作锂离子太阳 负极资料。成果标明，分解的Si/C复合样品具备较好的轮回不变性，嵌锂比容量为1000mAh/g，直至350周轮回不容量丧失，库仑效力在99%以上。

固然对硅单体的改机能在必然水平上减小硅的体积缩短系数，但因为体积效应依然存在，且硅自身的导电性缺乏以支持锂离子的疾速输运，是以在硅基负极资料取得贸易化之前，仍须要停止大批的布局设想，以使其到达贸易化利用请求。

核壳布局机关的目标在于经由进程外壳的根基特征为硅或硅合金的体积缩短供给缓冲层，将硅或硅合金的体积效应节制在核壳布局内。

以纳米Si作内核，NiSi2/Ni作壳层包覆纳米Si，并外包覆碳层，制备具备核壳布局的硅基负极资料。尝试样品具备1194mAh/g的可逆比容量，105周轮回容量坚持率为98%。该制备体例具备工艺简略且本钱昂贵的特色。