2.低維硅資料
低維度的硅資料在同質量下具有更大的外表積,利于資料與集流體和電解液的充沛觸摸,減少因為鋰離子不均勻分散構成的應力和應變,進步資料的屈從強度和抗粉化才能,使得電極能夠接受更大的應力和形變而不破壞,進而取得更高的可逆容量和非常好的循環安穩性。一起,較大的比外表積能接受更高的單位面積電流密度,因而低維硅資料的倍率功能也非常好。
(1)硅納米顆粒
比較于微米硅,運用納米粒徑硅的電極資料,其電化學功能無論是初次充放電比容量仍是循環容量,都有顯著的改進。
雖然納米硅顆粒相對于微米硅顆粒有著非常好的電化學性質,但當尺度降至100nm以下時,硅活性顆粒在充放電進程中很容易發作聚會,而加速容量的衰減,且較大的比外表使得硅納米粒子與電解液發作更多的觸摸,構成更多的SEI所以其電化學功能沒有得到底子的改進。因而納米硅經常與別的資料(如炭資料)復合用于鋰離子電池負極資料。
(2)硅薄膜
在硅薄膜的脫嵌鋰進程中,鋰離子傾向于沿著垂直于薄膜的方向進行,因而硅薄膜的體積脹大也首要沿著法線方向進行。比較于塊狀硅,運用硅薄膜能夠有用按捺硅的體積效應。不相同于別的形狀的硅,薄膜硅不需要黏結劑,可作為電極直接參加鋰離子電池中進行測驗。
硅薄膜的厚度對電極資料的電化學功能影響很大,跟著厚度的添加,鋰離子的脫嵌進程遭到按捺。比較于微米級的硅薄膜,納米級的硅薄膜負極資料體現出了非常好的電化學功能。
(3)硅納米線及納米管
現在,已報導的能很多組成硅納米線的辦法首要包括激光燒蝕法、化學氣相堆積法、熱蒸騰法和硅基底直接生長法等。
硅納米管因為其特有的中空構造,比較于硅納米線有著非常好的電化學功能。硅納米線/納米管比較于硅顆粒,在脫嵌鋰進程中橫向體積效應不顯著,并且不會像納米硅顆粒相同發作破壞失掉電觸摸,因而循環安穩性非常好。
因為直徑小,脫嵌鋰更快更完全,因而可逆比容量也很高。硅納米管內外部的較大自在外表能夠極好地習慣徑向的體積脹大,在充放電進程中構成更安穩的SEI,使得資料呈現出較高的庫侖功率。
3.多孔硅和中空構造硅
(1)多孔構造硅
適宜的孔構造不僅能夠推進鋰離子在資猜中快速脫嵌,進步資料的倍率功能,一起還能夠緩沖電極在充放電進程中的體積效應,然后進步循環安穩性。在多孔硅資料的制備中,參加炭資料能夠改進硅的導電功能并保持電極構造,進一步進步資料的電化學功能。制備多孔構造硅的常用辦法有模板法、刻蝕法和鎂熱復原法。
電池網這些年,鎂熱復原氧化硅制備硅基資料的辦法引起了研討者的廣泛重視。除了用球形氧化硅作為前驅體外,氧化硅分子篩因為自身為多孔構造,因而是一種常用來制備多孔硅資料的辦法。常用的氧化硅前驅體首要有SBA-15、MCM-41等。因為硅的導電性差,在進行鎂熱復原后通常還會在多孔硅的外表包覆一層無定形碳。
(2)空心構造硅
空心構造是別的一種有用改進硅基資料電化學功能的途經,現在制備中空硅的辦法首要為模板法。雖然中空硅的電化學功能優異,可是現在其制備成本依然很高,并且相同存在著導電性較差等疑問。經過規劃蛋黃蛋殼(yolk-shell)構造并控制蛋黃與蛋殼之間的空間巨細,在有用緩沖硅體積脹大的一起,作為蛋殼的碳還能夠進步資料的導電性,因而具有蛋黃蛋殼構造的碳硅復合資料的循環安穩性非常好,可逆容量也更高。