《Journal of Alloys and Compounds》：Breaking barriers in silicon-based anodes: multifaceted strategies for high-performance next-generation lithium-ion batteries
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硅基负极因高容量、低电位和丰富资源成为锂离子电池理想候选，但其体积膨胀（>300%）、SEI层不稳定性及导电性差等问题阻碍应用。本文系统综述液态电解质优化、人工SEI层构建、先进粘结剂设计、固态电解质应用及理论工具创新等策略，指出电解液工程是当前主要优化方向，而固态电解质和人工保护层是未来突破重点。
曾艳飞|李行生|金冠华|欧一康|毛松阳|张波|蔡静静|童德斌|宋家宝
中国新疆理工学院新能源与储能技术重点实验室，阿克苏843100
摘要
由于其无与伦比的理论容量（4200 mAh/g）、有利的锂插入电位（<0.5 V vs. Li+/Li）以及丰富的自然资源，硅已成为替代锂离子电池（LIBs）中传统石墨的主要阳极材料。然而，其发展和实际应用仍受到三个内在缺点的严重阻碍：（1）循环过程中严重的体积膨胀（>300%）；（2）与持续电解液分解相关的固体电解质界面（SEI）层生长不规律；（3）电子导电性和离子扩散性较低。这些问题共同导致电极逐渐粉碎、容量迅速衰减以及电池最终失效。近期研究通过优化液体电解质、构建人工SEI层、改进粘合剂设计、采用固态电解质、开发创新表征工具以及深入的理论研究等方法来应对这些挑战。本综述全面分析了这些策略，为加速硅阳极在下一代LIBs中的实际应用提供了见解和未来发展方向。
部分内容摘录
引言
碳基能源资源（煤炭、石油和天然气）的快速消耗推动了工业扩张，但以牺牲环境可持续性为代价。这些传统能源带来了两个关键问题：资源有限以及燃烧排放造成的不可逆生态破坏[1]、[2]、[3]、[4]。这一紧迫形势要求寻找可持续的、碳中性的替代方案。特别是光伏和风能等可再生能源
提升硅阳极性能的策略
为了解决与硅阳极相关的问题，近年来提出了许多改性方法（图1c）。这些方法包括优化液体电解质、构建人工SEI层、改进粘合剂设计、采用固态电解质、开发创新表征工具以及深入的理论研究。早期的研究主要集中在电解质改性上。最近，研究方向转向了人工SEI层的构建
展望与未来趋势
根据上述分析和讨论，硅阳极仍面临诸多挑战。在各种改性策略中，当前的优化工作主要集中在电解质工程上，因为大多数性能提升方法都依赖于合适的液体电解质。与液体电解质相比，固态电解质的Li+离子导电性仍有进一步提升的空间。在替代方法中，设计人工保护层已被证明有效
结论
总之，本综述系统总结了硅阳极领域的最新进展，并讨论了未来的挑战及解决方案。通过优化液体电解质、构建人工SEI层、改进粘合剂系统、采用固态电解质、开发创新表征工具以及深入的理论研究，可以提高硅阳极的性能。系统分析表明，最初的改性策略
作者贡献声明
宋家宝：数据整理。童德斌：数据可视化。毛松阳：资源获取。欧一康：初稿撰写与修订。蔡静静：撰写与编辑。张波：资源获取。曾艳飞：撰写与修订、初稿撰写、数据整理。金冠华：实验研究。李行生：概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本工作得到了新疆维吾尔自治区自然科学基金（项目编号2023D01C222）、新疆天池人才引进计划（项目编号2024TCQN01）、新疆理工学院自然科学基金项目（项目编号ZZ202402）以及新疆理工学院大学生创新创业培训计划项目（项目编号S202413558024、S202413558002、S202413558007、S202513558008）的财政支持。
