在如今新能源汽車產業如火如荼發展的局勢下，電池材料的研究與發展也成為必不可少的一部分，傳統的動力電池負極材料都是以石墨類為主，而特斯拉發布的portant;">Model 3對鋰電界而言其的突破是采用了硅碳負極作為動力電池新材料。由此而言硅碳負極材料電池技術也是一個重要的技術突破，那么就有望促進國內鋰電行業在硅碳材料應用上的探索和突破。
據悉，特斯拉Model 3材料用的是松下20700電池，負極材料是人造石墨中加入10%的硅基材料，其容量在550mAh/g以上，電池能量密度可達300wh/kg。石墨的理論能量密度是372 mAh/g，而硅負極的理論能量密度超其10倍，高達4200mAh/g，通過在石墨材料加入硅來提升電池能量密度已是業界公認的方向之一，日韓等大電芯廠商都在做硅碳負極電池的商業化，包括比亞迪、力神、比克、萬向等國內電池廠商也在跟蹤，但是至目前為止還沒有看到量產的產品。
國內前幾大負極材料生產廠商陸續對硅碳負極材料進行布局，深圳貝特瑞和江西紫宸已率先推出多款硅碳負極材料產品，上海杉杉正處于硅碳負極材料產業化進程中，星城石墨已將硅碳新型負極材料作為未來產品研發方向。此外，電池企業中，BYD、CATL、國軒、力神、萬向、微宏等都展開了對硅碳負極體系的研發和試生產。
從目前已產品化的硅碳負極材料性能來看，相比于石墨負極材料而言，的優勢在于比容量的提升。硅碳負極材料的***低比容量一般都超過石墨負極材料的理論比容量，貝特瑞的S1000型號硅碳負極材料的比容量更是高達1050mAh/g，盡管離硅的理論比容量4200 mAh/g仍有較大差距，但已經是人造石墨負極材料比容量的3倍，性能有大幅度地提高。此外，硅碳負極材料的**效率能達到90%以上，滿足應用的要求，其他各項指標也不亞于石墨負極材料。
硅負極的優勢在哪里
石墨的理論能量密度是372 mAh/g，而硅負極的理論能量密度超其10倍，高達4200mAh/g，而且還具有環境友好、儲量豐富等特點， 通過在石墨材料加入硅來提升電池能量密度已是業界公認的方向之一，日韓等大電芯廠商都在做硅碳負極電池的商業化，包括比亞迪、力神、比克、萬向等國內電池廠商也在跟蹤，但是至目前為止還沒有看到量產的產品。特斯拉采用的松下18650電池此次在傳統石墨負極材料中加入了10%的硅，其能量密度至少在550mAh/g以上，特斯拉采用的松下18650電池此次在傳統石墨負極材料中加入了10%的硅，其能量密度至少在550mAh/g以上。
硅材料在鋰電池的應用
硅材料在鋰離子電池中的應用，主要涉及兩方面，一是在負極材料中加入納米硅，形成硅碳負極，二是在電解液中加入有機硅化合物，改善電解液的性質。
(一)納米硅：鋰電負極材料的重要成員
納米硅，指的是直徑小于5納米的晶體硅顆粒，是一種重要的非金屬無定形材料，常由溶膠凝膠法等方法制備而成。納米硅粉具有純度高、粒徑小、分布均勻、比表面積大、高表面活性、松裝密度低等特點，且無毒、無味。
納米硅的應用領域廣泛：
①與石墨材料組成硅碳復合材料，作為鋰離子電池的負極材料，大幅提高鋰離子電池的容量，這是我們關注的重點;
②用于制造耐高溫涂層和耐火材料;
③與金剛石高壓下混合形成碳化硅-金剛石復合材料，用做切削刀具;
④可與有機物反應，作為有機硅高分子材料的原料;
⑤金屬硅通過提純制取多晶硅;
⑥半導體微電子封裝材料;
⑦金屬表面處理。
(二)有機硅：鋰電電解液的功能添加劑
有機硅，是一類人工合成的，結構上以硅原子和氧原子為主鏈的一種高分子聚合物。由于構成主鏈的硅-氧結構具有較強的化學鍵結，因此有機硅高聚物的分子比一般有機高聚物對熱、氧穩定得多。 有機硅獨特的結構，使其兼備了無機材料與有機材料的性能，具有表面張力低、粘溫系數小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性，廣泛應用于航空航天、電子電氣、建筑、運輸、化工、紡織、食品、輕工、醫療等行業，其中有機硅主要應用于密封、粘合、潤滑、涂層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。
盡管有機硅在室溫下的力學性能與其它材料差異不大，但其在高溫及低溫下的物理、力學性能表現**，溫度在-60到+250℃多次交變而其性能不受影響，故有機硅高聚物可在這個溫度區域內長期使用，有些有機硅高聚物甚至能在低至-100℃下正常使用。
