鋰離子電池能量密度提升可以從電池結(jié)構(gòu)、電池材料兩大領(lǐng)域進(jìn)行優(yōu)化。從電池材料方面來看，正極材料、負(fù)極材料均會影響鋰離子電池的能量密度。傳統(tǒng)鋰離子電池負(fù)極材料采用石墨，石墨負(fù)極理論容量有限，目前開發(fā)已接近極限，難以進(jìn)一步提升，高容量硅基負(fù)極材料因此受到關(guān)注。
 　　在鋰離子電池充放電過程中，正極材料中的鋰離子脫嵌，通過電解液移動到負(fù)極存儲，實現(xiàn)充電，負(fù)極材料的鋰離子釋放移動到正極嵌入，實現(xiàn)放電。負(fù)極材料能夠存儲與釋放的鋰離子數(shù)量，直接影響鋰離子電池能量密度。石墨負(fù)極的理論容量為372mAh/g，而硅基負(fù)極的理論容量達(dá)到4200mAh/g。硅基負(fù)極理論容量高，是一種高容量負(fù)極材料。因此高容量硅基負(fù)極材料成為下一代鋰離子電池負(fù)極材料的理想選擇之一。
　　除高容量特征外，硅基負(fù)極材料也具有優(yōu)良的安全性。石墨的嵌鋰電位接近鋰金屬的沉積電位，在石墨負(fù)極表面，鋰離子存在以鋰金屬的形式析出的可能性，持續(xù)生長會產(chǎn)生鋰枝晶，造成鋰離子電池安全性下降。而高容量硅基負(fù)極材料在充電時，可以避免表面析鋰現(xiàn)象，與石墨負(fù)極相比，安全性更高。
　　預(yù)計2025年，全球高容量硅基負(fù)極材料市場規(guī)模將達(dá)到300億元左右。高容量硅基負(fù)極材料主要包括硅氧負(fù)極材料、硅碳負(fù)極材料兩條技術(shù)路線。硅氧負(fù)極材料循環(huán)穩(wěn)定性較好、能量密度高、倍率性能較好；硅碳負(fù)極材料能量密度高、首次效率高、倍率性能較好、快充性能優(yōu)異。
　　在電子、汽車等領(lǐng)域?qū)﹄姵啬芰棵芏纫�求不斷提高背景下，高容量硅基�?fù)極材料開發(fā)與應(yīng)用需求迫切。現(xiàn)階段，我國高容量硅基負(fù)極材料相關(guān)布局企業(yè)數(shù)量較多，主要包括寧德時代、天目先導(dǎo)、比克電池、貝特瑞、杉杉股份、國軒高科、正拓能源、億緯鋰能、江西紫宸、深圳斯諾、硅寶科技等。我國小米、華為、vivo等手機(jī)品牌，以及蔚來、廣汽埃安等新能源汽車品牌，均有產(chǎn)品搭載使用高容量硅基負(fù)極材料的電池。
    但高容量硅基負(fù)極材料研制也存在難題，例如硅碳負(fù)極的體積膨脹率較高導(dǎo)致循環(huán)性能較差，硅氧負(fù)極材料的首次效率較低導(dǎo)致克容量有所減少，因此高容量硅基負(fù)極材料的技術(shù)工藝依然面臨著優(yōu)化問題。中國五礦集團(tuán)有限公司開發(fā)了一種高容量硅基負(fù)極材料，克容量≥450mAh/g，首次效率≥87%，常溫1C循環(huán)800周容量保持率≥80%。