目前,在實現Si/C負極產業化的道路上仍然存在幾個主要障礙。
第一,Si/C負極的循環性能惡化和體積變化大的問題還沒有完全解決,Si/C負極相對較低的壓實密度和較大的體積膨脹在會對電池的設計和裝配產生顯著影響。
第二,初始庫侖效率(ICE)不足。在第一次脫鋰過程中,SEI膜形成,在Si體積變化的影響下,生成的SEI膜將被反復破壞和重新形成,這將消耗大量的Li+,電池容量迅速退化。此外,Si固有的氧化傾向將引發不可逆轉的反應,從而使ICE值顯著下降。
第三,由于復合材料的復雜工藝,納米結構Si材料的制備成本仍然很高。在將Si的尺寸從塊狀減小到納米級的同時,加工成本將至少翻一番。
提高Si負極LiBs性能的方法大致可分為四類:尺寸/形貌調控、納米復合材料的形成、SEI設計調整以及新型粘結劑和電解液設計。