日本企业以硅负极材料提升电池容量的方法

与现在通行的用石墨作负极的锂电池生产方法不同，日本锂电池界掀起了提升锂电池容量的高潮，其具体措施就是依靠硅负极。

   GS汤浅公司试制了磷酸铁锂电池，其中，以碳酸锂为负极的可以提高电池寿命，以硅为负极的可以提高电池容量。通过实验可以证明，与石墨负极相比较，循环使用300次后的电池剩余容量提高了近一倍，由原来的40%提高到约80%。另外，硅负极锂电池的低温性能良好，也可使电池容量增加。硅负极方面的成功案例，在电动车方面有汤浅锂电池在三菱汽车上的应用，在消费电子领域有日立麦克赛尔的硅纳米负极材料。

   硅纳米材料的出现是由硅的物理性质决定的，虽然硅可以储存石墨10倍之多的能量，但其膨胀和收缩时的体积差高达4倍，而且，随使用次数的增加，电极材料的炉子间以及电极材料与集电体的结合力会变弱，从而影响锂离子电池的性能稳定。

   日本的锂电池研究专家们认为，这个问题的解决方案理论上是将硅离子间的间距扩大，但如过分扩大，电子和锂离子的移动又会减少，电池性能反而下降。这一问题首先在麦克赛尔的消费类锂离子电池领域得以解决，即，将硅粒子缩小至纳米尺寸，并与石墨混合使用。硅纲米材料的使用确保了原来采用石墨时相同的容量，但循环使用500次后的容量显著提高了。

   另一家硅负极锂电池生产商三井金属决心把这种锂电池应用研究到消费类电子和电动汽车两个领域。目标是：2012年在消费类领域实用化，2015年作为车载动力锂电池使用。