跟着新能源轿车在实践运用中对续航路程要求的不断进步，现在的资料系统显着已无法满意实际需求，研制新式高能量高功用资料火烧眉毛。现在，硅基资料已成为电池企业和锂电资料商改进负极的最优先选择。现状是开展大部分资料商都展开了对硅碳复合资料做负极资料的研讨和出产，现在只要贝特瑞和上海杉杉已进入中试量产阶段，大多数资料商仍处于研制之中。
硅碳负极产业化进行时
国内前几大负极资料出产厂商连续对硅碳负极资料进行布局，深圳贝特瑞和江西紫宸已首先推出多款硅碳负极资料产品，上海杉杉正处于硅碳负极资料产业化进程中，星城石墨已将硅碳新式负极资料作为未来产品研制方向。此外，电池企业中，BYD、CATL、国轩、力神、万向、微宏等都展开了对硅碳负极系统的研制和试出产。
从现在已产品化的硅碳负极资料功用来看，比较于石墨负极资料而言，最大的优势在于比容量的进步。硅碳负极资料的最低比容量一般都超越石墨负极资料的理论比容量，贝特瑞的S1000类型硅碳负极资料的比容量更是高达1050mAh/g，虽然离硅的理论比容量4200 mAh/g仍有较大距离，但已经是人工石墨负极资料比容量的3倍，功用有大幅度地进步。此外，硅碳负极资料的初次功率能到达90%以上，满意运用的要求，其他各项目标也不亚于石墨负极资料。
硅负极的优势在哪里
石墨的理论能量密度是372 mAh/g，而硅负极的理论能量密度超其10倍，高达4200mAh/g，并且还具有环境友好、储量丰厚等特色， 经过在石墨资料参加硅来进步电池能量密度已是业界公认的方向之一，日韩等大电芯厂商都在做硅碳负极电池的商业化，包含比亚迪、力神、比克、万向等国内电池厂商也在盯梢，可是至现在为止还没有看到量产的产品。特斯拉选用的松下18650电池此次在传统石墨负极资料中参加了10%的硅，其能量密度至少在550mAh/g以上，特斯拉选用的松下18650电池此次在传统石墨负极资料中参加了10%的硅，其能量密度至少在550mAh/g以上。
硅资料在锂电池的运用
硅资料在锂离子电池中的运用，首要触及两方面，一是在负极资料中参加纳米硅，构成硅碳负极，二是在电解液中参加有机硅化合物，改进电解液的性质。
(一)纳米硅：锂电负极资料的重要成员
纳米硅，指的是直径小于5纳米的晶体硅颗粒，是一种重要的非金属无定形资料，常由溶胶凝胶法等办法制备而成。纳米硅粉具有纯度高、粒径小、散布均匀、比外表积大、高外表活性、松装密度低一级特色，且无毒、无味。 纳米硅的运用领域广泛：①与石墨资料组成硅碳复合资料，作为锂离子电池的负极资料，大幅进步锂离子电池的容量，这是咱们重视的要点;②用于制作耐高温涂层和耐火资料;③与金刚石高压下混合构成碳化硅-金刚石复合资料，用做切削刀具;④可与有机物反响，作为有机硅高分子资料的质料;⑤金属硅经过提纯制取多晶硅;⑥半导体微电子封装资料;⑦金属外表处理。
(二)有机硅：锂电电解液的功用添加剂
有机硅，是一类人工合成的，结构上以硅原子和氧原子为主链的一种高分子聚合物。因为构成主链的硅-氧结构具有较强的化学键结，因此有机硅高聚物的分子比一般有机高聚物对热、氧安稳得多。 有机硅一起的结构，使其兼备了无机资料与有机资料的功用，具有外表张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高级根本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化安稳性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理慵懒等优异特性，广泛运用于航空航天、电子电气、修建、运送、化工、纺织、食物、轻工、医疗等职业，其间有机硅首要运用于密封、粘合、光滑、涂层、外表活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、慵懒填充等。
虽然有机硅在室温下的力学功用与其它资料差异不大，但其在高温及低温下的物理、力学功用体现杰出，温度在-60到+250℃屡次交变而其功用不受影响，故有机硅高聚物可在这个温度区域内长期运用，有些有机硅高聚物乃至能在低至-100℃下正常运用。
硅负极资料的缺陷
硅负极资料的缺陷也适当显着，首要有两大缺陷：①硅在锂离子嵌入脱嵌过程中，会引起Si体积胀大100%~300%，在资料内部发生较大的内应力，对资料结构构成损坏，电极资料在铜箔上掉落，一起硅外表的SEI膜不断重复构成-决裂-构成，一起降低了电极的导电性和循环安稳性;②硅为半导体，导电性比石墨差许多，导致锂离子脱嵌过程中不可逆程度大，进一步降低了其初次库伦功率。因此，有必要处理硅在充放电过程中发生的体积胀大和初次充放电功率低的问题。
