以矽負極材料提升電池容量的方法

與現在通行的用石墨作負極的鋰電池生產方法不同，日本鋰電池界掀起了提升鋰電池容量的高潮，其具體措施就是依靠矽負極。
gs湯淺公司試製了磷酸鐵鋰電池，其中，以碳酸鋰為負極的可以提高電池壽命，以矽為負極的可以提高電池容量。通過實驗可以證明，與石墨負極相比較，循環使用300次後的電池剩餘容量提高了近一倍，由原來的40%提高到約80%。另外，矽負極鋰電池的低溫性能良好，也可使電池容量增加。矽負極方面的成功案例，在電動車方面有湯淺鋰電池在三菱汽車上的應用，在消費電子領域有日立麥克賽爾的矽納米負極材料。
矽納米材料的出現是由矽的物理性質決定的，雖然矽可以儲存石墨10倍之多的能量，但其膨脹和收縮時的體積差高達4倍，而且，隨使用次數的增加，電極材料的爐子間以及電極材料與集電體的結合力會變弱，從而影響鋰離子電池的性能穩定。
日本的鋰電池研究專家們認為，這個問題的解決方案理論上是將矽離子間的間距擴大，但如過分擴大，電子和鋰離子的移動又會減少，電池性能反而下降。這一問題首先在麥克賽爾的消費類鋰離子電池領域得以解決，即，將矽粒子縮小至納米尺寸，並與石墨混合使用。矽綱米材料的使用確保了原來採用石墨時相同的容量，但循環使用500次後的容量顯著提高了。
另一家矽負極鋰電池生產商三井金屬決心把這種鋰電池應用研究到消費類電子和電動汽車兩個領域。目標是：2012年在消費類領域實用化，2015年作為車載動力鋰電池使用。