锂离子电池硅负极材料，主要包括纯硅、硅碳、硅氧三类。

1.纯硅，Wen和Huggins在高温℃条件下,使用熔融盐电解质制得锂硅合金，然后采用库伦滴定法测得锂硅合金的成分，确定硅的最大理论比容量为mAh/g,分子式Li22Si5。室温下，在低充电电位0.5V时，理论比容量为mAH/g,分子式Li15Si4。硅基负极无析锂隐患、成本低、充电效率高，但是嵌锂时体积膨胀大（最大%）、导电性差、首次充放电效率低、循环差。因此需要对其进行改性。①硅纳米颗粒，硅纳米颗粒特有的表面效应和尺寸效应，脱嵌锂过程可以快速释放应力，因此比大颗粒更不容易破碎。可以改善硅负极电池循环性能。由于纳米硅比表面积大生成更多的SEI膜且纳米颗粒容易团聚，因此纳米硅通常与其他材料复合后使用。工业制备方法主要包括等离子增强化学气相沉积法(PEVCD)、激光诱导化学气相沉积法（LIVCD）、等离子蒸发冷凝法(PVD)，以及研磨法等。PEVCD以射频辉光放电产生的等离子体作为热源，使硅烷在真空条件下分解制得纳米硅粉，并通过热处理减少非晶态含量。LIVCD以特定波长激光对硅烷气体的共振吸收，诱导硅烷分子热解制得纳米硅粉。PVD等离子蒸发冷凝法利用等离子热源将微米硅粉气化，通过氮气萃冷制得纳米硅粉。②硅纳米线和纳米管，在脱嵌锂过程中横向体积变化小，不易破碎，循环性能好；由于直径较小，利用率高，因此可逆比容量高；硅纳米管相比硅纳米线生成的SEI膜更稳定，因此库伦效率更高。制备方法有化学气相沉积法、激光烧蚀法、热气相沉积法、溶液法、模板法、硅衬底生长法等。但其成本高、污染大、量产困难的问题影响其批量应用。硅纳米颗粒主要用于硅碳负极和硅氧负极的制备。

2.硅碳负极，一般采用碳包覆硅工艺，可以抑制SEI膜反复过量生成而消耗电解液，可以提升材料导电性，还可以抑制硅材料在脱嵌锂过程中体积变化而提升循环性能。制备方法包括硅石墨复合材料通过研磨法制得；硅无定形碳复合材料通过化学气相沉积、热解等方法包覆在硅材料表面制得；硅碳管或石墨烯复合材料将碳管和石墨烯直接沉积在硅表面。成熟的硅碳负极材料容量在-mAh/g，工艺较成熟、首次效率高，但是脱嵌锂膨胀较大，较适用于圆柱电池。

3.硅氧负极，是将硅和二氧化硅复合成氧化亚硅（SiOx），由于硅材料颗粒小，结构致密稳定，因此脱嵌锂时膨胀较小，循环性能更好，但是其首次效率低，需要通过补锂提高容量，或者镁改性提高首次效率。制备方法主要有化学气相沉积法，将硅和二氧化硅混合均匀后，高温气化后沉积使纳米硅颗粒均匀分散在二氧化硅介质中得到氧化亚硅。

在碳负极材料没有容量提升空间的情况下，硅负极是理想的下一代负极材料首选，通过具有的通过聚丙烯酸PAA优异粘结性能和拉伸性能和单璧碳纳米管的交联作用减少硅负极脱嵌锂膨胀的影响；通过补锂剂LNO等减少首次效率低对容量的影响；通过新型电解液溶剂氟代碳酸乙烯酯FEC和更高用量的碳酸亚乙烯酯VC提高SEI膜的稳定性。硅负极的应用也日趋完美。