合金材料在锂离子电池硅基负极材料中使用

近年来，不含锂的高容量正极材料(如S等)受到广 泛关注，这就迫切需要开发含锂的负极材料，特别是LiSi合金。Li-Si合金的初始体积较大，可以降低Si负极材料脱嵌锂过程的体积变化率，从而提高其循环稳定性。但由于Si和Li的熔点差异巨大，传统熔炼法难以制备高纯的Li-Si合金，作者课题组提出了一种氢驱动的化学反应制备方法，成功制备了高纯度的Li12 Si7，进一步通过高能球磨，得到了非晶的Li12 Si7。研究表明，该非晶Li12 Si7的循环稳定性能和充放电动力学较Si明显改善，在20次循环后的容量保持率为70.7% ，明显高于相同亚微米尺寸的Si材料。

尽管Ca，Mg，Al，Zn和Ag等金属单质可嵌锂形成相应的锂合金，但这些金属单质嵌锂活性较低，本身不适宜单独作为电极材料。相反地，这些金属与Si形成金属-Si合金，表现出较好的嵌锂活性。

Hao等将三元合金 SiAgAl在HCl溶液中浸泡不同的时间，使Al溶解得到多孔纳米SiAg合金。在200 mA/g 的电流密度下，其首次充放电容量分别达到 2343mAh/g 和1860mAh /g，150次循环以后容量保持在1656mAh/g，容量保持率达到70. 7%。当电流密度达到1000 mA/g 时，SiAg合金的放电容量仍然有960 mAh /g。

分析认为，多孔纳米Si-Ag合金有良好的循环稳定性和倍率性能的原因主要与Si-Ag合金颗粒能够在集流体上紧密排列从而提升材料电子传输效率、多孔结构能够缓冲Li的脱嵌带来的机械应力以及Ag的引入使得体系的电导率上升这3方面的因素有关。