鋰離子電池硅負極材料，主要包括純硅、硅碳、硅氧三類。

1. 純硅

Wen和Huggins在高溫415℃條件下,使用熔融鹽電解質制得鋰硅合金，然后采用庫倫滴定法測得鋰硅合金的成分，確定硅的最大理論比容量為4200mAh/g,分子式Li₂₂Si₅。室溫下，在低充電電位<0.5V時，理論比容量為3579mAH/g,分子式Li₁₅Si₄。硅基負極無析鋰隱患、成本低、充電效率高，但是嵌鋰時體積膨脹大（最大300%）、導電性差、首次充放電效率低、循環(huán)差。因此需要對其進行改性。①硅納米顆粒，硅納米顆粒特有的表面效應和尺寸效應，脫嵌鋰過程可以快速釋放應力，因此比大顆粒更不容易破碎。可以改善硅負極電池循環(huán)性能。由于納米硅比表面積大生成更多的SEI膜且納米顆粒容易團聚，因此納米硅通常與其他材料復合后使用。工業(yè)制備方法主要包括等離子增強化學氣相沉積法(PEVCD)、激光誘導化學氣相沉積法（LIVCD）、等離子蒸發(fā)冷凝法(PVD)，以及研磨法等。PEVCD以射頻輝光放電產生的等離子體作為熱源，使硅烷在真空條件下分解制得納米硅粉，并通過熱處理減少非晶態(tài)含量。LIVCD以特定波長激光對硅烷氣體的共振吸收，誘導硅烷分子熱解制得納米硅粉。PVD等離子蒸發(fā)冷凝法利用等離子熱源將微米硅粉氣化，通過氮氣萃冷制得納米硅粉。②硅納米線和納米管，在脫嵌鋰過程中橫向體積變化小，不易破碎，循環(huán)性能好；由于直徑較小，利用率高，因此可逆比容量高；硅納米管相比硅納米線生成的SEI膜更穩(wěn)定，因此庫倫效率更高。制備方法有化學氣相沉積法、激光燒蝕法、熱氣相沉積法、溶液法、模板法、硅襯底生長法等。但其成本高、污染大、量產困難的問題影響其批量應用。硅納米顆粒主要用于硅碳負極和硅氧負極的制備。

2. 硅碳負極

一般采用碳包覆硅工藝，可以抑制SEI膜反復過量生成而消耗電解液，可以提升材料導電性，還可以抑制硅材料在脫嵌鋰過程中體積變化而提升循環(huán)性能。制備方法包括硅石墨復合材料通過研磨法制得；硅無定形碳復合材料通過化學氣相沉積、熱解等方法包覆在硅材料表面制得；硅碳管或石墨烯復合材料將碳管和石墨烯直接沉積在硅表面。成熟的硅碳負極材料容量在400-600mAh/g，工藝較成熟、首次效率高，但是脫嵌鋰膨脹較大，較適用于圓柱電池。

3. 硅氧負極

是將硅和二氧化硅復合成氧化亞硅（SiOx），由于硅材料顆粒小，結構致密穩(wěn)定，因此脫嵌鋰時膨脹較小，循環(huán)性能更好，但是其首次效率低，需要通過補鋰提高容量，或者鎂改性提高首次效率。制備方法主要有化學氣相沉積法，將硅和二氧化硅混合均勻后，高溫氣化后沉積使納米硅顆粒均勻分散在二氧化硅介質中得到氧化亞硅。

在碳負極材料沒有容量提升空間的情況下，硅負極是理想的下一代負極材料首選，通過具有的通過聚丙烯酸PAA優(yōu)異粘結性能和拉伸性能和單璧碳納米管的交聯(lián)作用減少硅負極脫嵌鋰膨脹的影響；通過補鋰劑LNO等減少首次效率低對容量的影響；通過新型電解液溶劑氟代碳酸乙烯酯FEC和更高用量的碳酸亞乙烯酯VC提高SEI膜的穩(wěn)定性。硅負極的應用也日趨完美。