作為活性物質(zhì)，硅在充電/放電周期內(nèi)插入和脫出鋰時(shí)，體積改變到達(dá)270%，循環(huán)壽命差。這個(gè)體積脹大會(huì)導(dǎo)致：

（1）硅顆粒的破壞，以及涂層從銅集流體中別離；

（2）固體電解質(zhì)（SEI）膜在循環(huán)進(jìn)程中不穩(wěn)定性，體積脹大使SEI決裂并再不斷重復(fù)構(gòu)成，導(dǎo)致鋰離子電池的失效。

壓實(shí)工序會(huì)使固相接觸更嚴(yán)密，進(jìn)步極片的電子傳輸功能?？墒牵紫堵侍陀謺?huì)添加鋰離子傳輸阻力，和電極/電解液界面電荷轉(zhuǎn)移阻抗，倍率功能變差。

一般，石墨電極孔隙率優(yōu)化控制在20%-40%，而硅基電極，壓實(shí)后功能變差，這些極片一般孔隙率60%-70%，高孔隙率能夠和諧硅基資料的體積脹大，緩沖顆粒劇烈變形，減緩粉化和掉落。可是，高孔隙率硅基負(fù)極極片限制了體積能量密度。那么，鋰離子電池硅基負(fù)極極片該怎么制備呢？KarkarZ等人研討了硅電極的制備工藝。

首先，他們采用了兩種拌和方法制備80wt%的硅，12wt%的石墨烯和8wt%的CMC電極漿料：

（1）SM：慣例的球磨渙散工藝；

（2）RAM：兩步超聲渙散工藝，第一步在PH3緩沖溶液（0.17M檸檬酸+0.07MKOH）中超聲渙散硅和CMC，第二步加入石墨烯片和水繼續(xù)超聲渙散。

如圖1a和d所示，有關(guān)石墨片，超聲渙散RAM堅(jiān)持了石墨烯片原始描摹，片長(zhǎng)大于10μm，與集流體平行散布，涂層孔隙率更高，而SM拌和使石墨烯片斷裂，石墨烯片長(zhǎng)只有幾微米。未壓實(shí)的RAM極片孔隙率約72%，大于SM電極的60%。

有關(guān)硅，兩種拌和方法無(wú)差別。納米片狀石墨烯具有杰出的電子導(dǎo)通能力，RAM渙散堅(jiān)持了石墨烯片的完整性，電池循環(huán)功能好。

然后，他們研討了壓實(shí)對(duì)電極的孔隙率、密度以及電化學(xué)功能的影響。如圖1所示，壓實(shí)后，石墨烯片和硅的描摹沒(méi)有顯著改變，僅僅涂層更加密實(shí)。將極片制作成半電池測(cè)試電化學(xué)功能，從圖2可知：

（1）跟著壓實(shí)壓力添加，電極孔隙率下降，密度添加，體積比容量添加。

（2）未壓實(shí)極片，RAM孔隙率大約72%，大于SM電極的60%。而且RAM電極壓實(shí)更加困難，到達(dá)35%孔隙率，RAM電極需求15T/cm2壓力，而SM極片只需5T/cm2。這是因?yàn)槭┢冃卫щy，RAM極片堅(jiān)持了石墨烯片狀結(jié)構(gòu)，更難壓實(shí)。

（3）根據(jù)完全鋰化硅體積脹大193%核算體積比容量。20T/cm2壓實(shí)下，體積比容量最大，RAM和SM電極孔隙率分為34%、27%，對(duì)應(yīng)體積比容量分別1300mAh/cm3、1400mAh/cm3。

別的，他們還發(fā)現(xiàn)壓實(shí)極片熟化處理能改善循環(huán)功能。極片壓實(shí)時(shí)，粘結(jié)劑與活物質(zhì)顆粒可能在顆粒之間的摩擦力用途下斷裂，甚至粘結(jié)劑自身鍵斷裂，從而極片機(jī)械穩(wěn)定性變差，循環(huán)功能裂化（圖4a）。

而熟化進(jìn)程是把極片放置在濕度80%的環(huán)境下2~3天，在這個(gè)進(jìn)程中，粘結(jié)劑會(huì)發(fā)作搬遷，更好地鋪展在活物質(zhì)顆粒表面，從頭樹(shù)立更多更牢的銜接，別的，熟化時(shí)銅箔會(huì)發(fā)作腐蝕，銅箔與粘結(jié)劑構(gòu)成Cu（OC（=O）-R）2化學(xué)鍵，結(jié)合力添加，也會(huì)按捺涂層掉落。因而，熟化處理能夠進(jìn)步極片穩(wěn)定性和循環(huán)功能。

渙散-壓實(shí)-熟化進(jìn)程極片的微觀結(jié)構(gòu)改變示意圖如圖4c所示，壓實(shí)導(dǎo)致粘結(jié)劑斷裂，循環(huán)穩(wěn)定性變差，而熟化時(shí)粘結(jié)劑搬遷從頭樹(shù)立銜接，極片微觀結(jié)構(gòu)發(fā)作改變，機(jī)械穩(wěn)定性進(jìn)步，相應(yīng)循環(huán)功能進(jìn)步。

假如先對(duì)極片熟化處理，再壓實(shí)，極片循環(huán)功能有所改善，可是用途不明顯（圖4b）。這是因?yàn)槭旎鰪?qiáng)了極片機(jī)械穩(wěn)定性，可是隨后的壓實(shí)又破壞了粘結(jié)劑的銜接。

因而，有關(guān)硅基電極，為了進(jìn)步循環(huán)功能，緩沖硅的體積脹大，極片孔隙率要高，可是為了進(jìn)步體積能量密度，壓實(shí)極片下降極片厚度時(shí)，需求在進(jìn)行極片熟化處理改善電極微觀結(jié)構(gòu)。